叶片数对轴流风机气动性能影响的数值研究

叶片数量是影响风机气动性能与经济性的重要因素。本文针对空调器室外机用轴流风机的性能要求，设计了二叶片、三叶片和四叶片轴流风机。采用数值计算方法，研究了叶片数量对轴流风机气动性能的影响。研究结果表明：叶片数量越少，湍流度越大，风机进出口气流扰动加剧，气动涡流噪声也随之增大；二叶片风机由于其叶片数最少，其出口风量相比四叶片风机减少了23.5%，三叶片风机相比四叶片风机其出口风量减少了4.7%。随着叶片数量的减少，尽管风机做功能力有所下降，但叶片用材减少，风机的加工制造成本也相应降低。     

采用仿海鸥翼型叶片提升轴流风机气动性能的研究

为提升轴流风机的气动性能,受到具有良好滑行飞行性能的海鸥翅膀独特的翼型结构的启发,本文研究通过提取海鸥翅膀特定截面位置处的翼型结构应用于轴流风机的叶片设计中,考察了叶片仿生设计对空调器用轴流风机气动性能的影响。首先采用数值计算方法求解定常流动雷诺时均Navier-Stokes方程,对仿海鸥翼型叶片的轴流风机的气动性能及其内部流场进行分析,然后采用大涡模拟方法和FW-H声类比方法对轴流风机的气动噪声进行数值预测。结果表明：在相同的设计转速下,仿海鸥翼型叶片的轴流风机的气动效率提高了3.1%;在相同风量条件下,仿海鸥翼型叶片的轴流风机的噪声相比于原型风机降低了约1.0dB(A)。采用仿海鸥翼型叶片,风机叶片表面的静压分布均匀,叶片中段的压力脉动明显减少。同时,在风机进口轮毂处和叶顶区域,流动分离被抑制,叶片尾迹涡脱落引起的气流脉动和气流不均匀性相对减弱,这就有效提升了轴流风机的气动性能。     

仿鸮翼叶片对轴流风机气动噪声特性的影响研究

基于逆向工程技术提取长耳鸮翅膀沿展向40%位置处的截面型线进行仿生翼型叶片重构,按照型线厚度分布规则应用于轴流风机叶片的改型设计中。由于轴流风机叶片的弯掠变化对风机气动性能有较大的影响,本文以原型风机的中弧线分布为依据,采用鸮翼的厚度分布进行轴流风机叶片的仿生设计。采用大涡模拟方法结合声类比FW-H方程的求解,对轴流风机的气动性能和噪声进行了数值模拟计算,并与原型风机性能进行比较,揭示了仿生叶片对轴流风机气动性能和噪声的影响。研究结果表明:仿生翼型既能保证轴流风机的气动性能,又能在一定程度上降低轴流风机的气动噪声。仿鸮翼叶片特殊的厚度分布有效降低了叶片表面的非定常压力作用和叶片表面的声压脉动强度。从获得的轴流风机的气动噪声频谱图可以看出:采用仿鸮翼叶片能够降低轴流风机中低频区域的宽频段噪声和离散噪声。     

S型叶片可逆式轴流风机的全三维优化设计

可逆风机在正向与反向送风时,都希望具有良好的气动性能。由于几何形状完全对称,S型叶片是可逆风机中比较理想的叶片。以NACA4数字系列叶型的前半部分为雏形,构造出气动性能良好的S型叶片。用三维雷诺平均Navier Stokes方程的计算流体力学方法,将叶型参数、扭转角和安装角作为设计参数,应用正交优化方法,对S型叶片的可逆式轴流风机通流部分进行优化设计,在满足风量、风压要求的前提下,获得最高的流动效率,取得了良好的设计效果。     

大风量高效低噪喷雾轴流通风机的优化设计

将最优化方法应用于喷雾轴流通风机的气动设计及其结构参数的选择计算,应用电子表格进行风机叶轮流型的优化设计和最佳结构参数的确定.按最优化方法设计了JYPW-1型大风量喷雾轴流通风机,并给出了该风机的流量、全压、效率、噪声等气动性能实测数据与国内同类型风机的性能对比.     

先进翼型与先进翼型风机的设计与实验研究

为了改进和提高轴流风机的性能,用计算流体力学（ＣＦＤ）方法设计了系列风机用翼型,并对其中部分翼型和风机行业原来采用的翼型ＣＬＡＲＫ－Ｙ和ＡＲＦ－６Ｅ在风洞中以及用于风机后在风机试验台上进行了对比试验。试验结果表明,新设计的翼型,气动性能高于原有的冀型,采于新翼型的风机,效率和噪声性能高于原有翼型的风机。     

凹坑叶片对前置机架轴流风机的性能影响研究

受高尔夫球表面凹坑减阻设计启发，本文研究了在风机叶片表面制造小凹坑来提高风机的气动性能。本研究通过数值计算和实验测试对比了原型叶片和凹坑叶片对8038前置电机架轴流风机的气动性能的影响。数值结果表明：前置电机架使得叶轮流道速度分布不均匀，气流在电机架后形成速度亏损并形成大尺度旋涡。风机出口处的压力脉动主频为风机的叶频。凹坑叶片明显改善了流道内速度梯度分布，减小了前置电机架绕流旋涡的尺度以及风机出口处压力脉动幅值。实验测试凹坑叶片风机最大流量提高了3.2%，最大压力提高了1.4%，在失速点最大压力提高了8.3%，噪声降低了0.5dB(A)，性能提升效果明显，该研究为轴流风机的优化设计提供了参考。     

应用激光技术对低压轴流风机叶轮出口流场的测试与分析

一、引言低压轴流风机出口流场的分布与气动设计上存在着密切的关系。流型是轴流风机设计中一个非常重要的条件,对风机气动性能和噪声性能有非常大的影响。长期以来,为了从理论上解决流型的合理分布,许多学者对此进行了探讨,在理论上取得了不少成果,如文献[2][3][4],并在实际中,对提高轴流风机的气     

基于AxSTREAM的动叶可调轴流风机后导叶的匹配设计

基于一体化透平机械设计平台Ax STREAM完成对某型商用R级动叶可调轴流风机的后导叶匹配设计;并对比分析了设计后R+S级和设计前R级风机的性能。结果表明,对R级动叶可调轴流风机匹配后导叶,能够部分地利用叶轮出口旋绕动能,提高通风机的压力,使得通风机效率也相应地得到提高。此外,为轴流风机的气动设计计算提供了快捷高效的数值方法。     

高效高负荷高通流能力轴流风机气动设计参数选择与三维叶片技术

为探讨高效高负荷高通流能力风机的关键气动设计技术及其内部流动机理,本文完成了一台压比为1.20,载荷系数为0.83的轴流风机设计。详细研究了流量系数、反力度等设计参数的影响规律,并给出了相应的选取原则;分析了叶片负荷调整、叶片弯曲、叶片端弯对叶栅内流动、级匹配、级性能的影响,给出了高负荷轴流风机三维叶片设计的基本原则;此外,本文还开发了S1流面协同优化方法,有效地降低了静叶损失,提高了风机裕度。     

带扩散塔的矿用对旋式轴流通风机三维流场数值模拟

以带扩散塔的矿用对旋式轴流通风机为研究对象,应用计算流体力学软件FLUENT对通风机气动性能进行三维流场模拟,研究通风机内部三维流场的流动状况;结果表明:受扩散塔结构的影响,气流在进入扩散塔区域后其速度和方向发生了改变,导致气流在扩散塔出口处左侧区域的流动速度变得缓慢,而在扩散塔出口处右侧区域其气流的流动速度却变快。同时在靠近扩散塔左壁面区域出现了回流现象,从而造成了气流流速和压力在扩散塔出口处的分布极不均匀,加大了气流与右壁面的摩擦,进而降低通风机的气动性能。针对现有通风机扩散塔结构设计中存在的不足,文中提出了相应改进方案,该方案可以有效遏制扩散塔出口处回流的形成,改善通风机流道内气流的流动状况,同时提高矿用对旋式轴流通风机的气动性能。研究结果对矿用对旋式轴流通风机的优化设计具有一定的指导意义。     

矿用轴流通风机叶片三维几何模型反求重构

通风机叶片形状是影响通风机气动性能的关键因素,为了引进和吸收先进的矿用轴流通风机叶片设计技术,采用反求技术对其三维几何模型进行反求重构.首先,根据通风机叶片设计特点规划测量路径,应用三坐标测量机(CMM)对矿用轴流通风机叶片表面曲面进行测量,提取通风机叶片表面曲面的三维点云数据.然后,在反求软件UG中,利用最小二乘拟合曲线检查法对所提取的点云数据进行异常点的剔除,运用弦高-夹角综合法进行点云数据的精简.最后,采用非均匀有理B样条(NURBS)对各截面数据点进行曲线拟合,并使用通过曲线组生成曲面的方法重构了矿用轴流通风机叶片的三维几何模型,这对矿用轴流通风机计算流体力学模拟和叶片优化设计具有重要意义.     

后置导叶式轴流通风机内部流场数值模拟及性能预测

以后置导叶型轴流通风机为模型，采用CFD方法对风机内部流场进行数值模拟，揭示了其内部流场的基本特征，进行了性能预测；并与其气动性能进行了对比分析。结果表明：采用CFD方法进行性能预测有较高的精度和可靠性，同时可为内部流动优化提供依据。     

大型电站子午加速轴流通风机逆向工程设计

本文研究对象是某大型火电站国外进口的子午加速轴流引风机。首先应用光学j维扫描仪测量系统对叶片严重磨损的轴流通风机叶轮进行了扫描测绘;然后采用逆向工程方法,建立了原型（磨损）轴流通风机叶片的三维曲面模型;依据曲面模型及叶片实际的磨损情况,提取和推断出叶片的原始设计思想和参数,并对叶片叶型进行了重新设计,建立了风机叶轮的完整三维实体模型;最后,对重新造型的轴流通风机的内部流场进行数值模拟,预测通风机的气动性能并得到了轴流通风机的性能曲线。计算结果表明,在较宽的流量范围内,轴流通风机内的流动稳定,效率较高,气动性能完全达到设计要求。     

轴流通风机的正反命题设计计算

从轴流通风机的反命题设计问题入手，提出了一种新型的叶片型面方程，由此建立了叶型结构与气动参数的相互关系；然后推导出基于实际工况下的轴流通风机气动计算公式，并应用于正命题计算。应用该方法，对大型变压器冷却风机进行了设计，设计计算结果符合设计要求，证实了正命题计算与反命题设计之间具有一致性。     

轴流风机扰流体对气动声辐射特性影响的研究

根据轴流叶轮空间扰流体影响轴流风机气动特性的现状,通过试验研究了轴流叶轮上游扰流体、下流障碍物及叶尖外环对轴流风机气动声辐射特性的影响,分析了其声辐射规律,为有效地控制和合理地设计低噪声轴流风机提供了科学依据。     

对旋式轴流风机全角度整机数值模拟及试验验证

通过对对旋式轴流风机采用不同的湍流模型进行多角度和多工况点整机数值模拟,并对比试制样机试验数据,探索湍流模型的规律性,为对旋式轴流风机全角度整机数值模拟下湍流模型的合理选择,提供了一定的依据;通过全角度整机数值模拟,有效地验证了全角度下风机的气动性能特性和设计工况点的合理性,并对I、II级叶轮叶片安装角进行正交数值模拟试验,筛选出I、II级叶轮叶片最佳匹配角度,通过进一步分析最佳匹配角度的气动性能,探索了两级叶轮功率最佳匹配关系。     

考虑轴向速度非均匀性的微型轴流风扇扭叶片设计及其对气动性能的影响

通过推导微型轴流风扇叶片出口轴向速度沿叶高的分布方程,提出了一种考虑轴向速度非均匀性的扭叶片设计方法.通过CFD技术,数值研究了利用该方法所设计的各种形式扭叶片的气动性能及其变工况时的气动特点,并比较了工作于"自模区"与"非自模区"风扇的气动性能的差异.研究结果表明:与"自模区"的风扇相比,就"非自模区"的风扇而言,压力曲线没有最高压力点,随流量减少而压力几乎呈线性增加,且无失速点.效率曲线则显得更为平坦;按"刚性涡"设计的扭叶片虽效率低,但风压高;提高叶轮的轮毂比有助于提升风扇压力与效率.     

对旋风机的数值模拟和优化

以一台矿用对旋风机为模型,使用Fluent软件对对旋风机进行内部流场数值模拟,得到风机内部流场状况,并对其进行气动参数优化.通过预测优化后风机的性能,为对旋风机的优化设计提供方法.