基于非稳态计算对旋风机三维流场的数值模拟

应用三维非定常数值计算方法对矿用对旋轴流风机的非定常特性进行了数值模拟研究。数值计算中将SIMPLE算法与RNGκ-ε湍流模型相结合,以风机三维全流道为计算域,获得了对旋风机叶轮区域3对干涉面上速度场和涡量场的非定常分布。通过数值模拟结果与设计参数和试验结果的比较,验证了数值预测结果的准确性。模拟结果表明,对旋风机在一个旋转周期的不同时刻,其内部流场存在显著的非定常特性。     

轴向间隙对对旋风机气动特性及总性能的影响

以一台矿用对旋风机为对象,采用CFD方法对6种不同轴向间隙方案下风机的气动性能进行了三维非定常数值计算,对不同轴向结构对风机压力脉动特性、性能和流场的影响进行分析研究。研究表明:对旋风机的非定常性受轴向间隙的影响较大,增加间距不仅能较好地削弱下游转子的位势干扰作用,同时也能降低上游转子的叶片尾迹影响;轴向间隙对风机效率、静压升以及两级效率、轴功率均有显著影响;增大轴向间隙会加剧掺混损失对风机性能的影响。     

基于CFD的旋风分离器的结构优化设计

应用计算流体力学软件FLUENT对旋风分离器进行三维气固两相流场的数值模拟。根据不同结构参数(排气管直径、排气管插入深度以及锥体和筒体的相对尺寸)的旋风分离器内部流场模拟结果,分析了不同参数对分离效率和压降的影响,得到旋风分离器的最优结构参数,并对最优结构参数的旋风分离器动、静压力和三维速度进行数值模拟和分析。     

基于数值模拟的对旋风机功率匹配研究

针对于一台对旋风机样机,建立从集流器进口到扩散器出口的全流场作为计算域,采用SIMPLEC算法和RNG湍流模型,通过求解三维N-S方程,对全流场进行数值模拟,揭示了对旋式通风机流场内部气流的真实流动规律。通过改变运行参数,完成对旋风机两级叶轮最佳功率匹配的研究,为对旋风机的优化设计提供理论基础。     

导流型垂直轴风力机内部流场数值模拟中若干问题的探讨

导流型垂直轴风力机是以在传统垂直轴风轮外增加一圈导流叶片而得名,其气动性能往往高于常规垂直轴风力机。导流型垂直轴风力机的绕流场是典型的内外流结合的多尺度、非定常、不稳定的三维漩涡流场。对这种复杂流场进行全三维、真正意义的非定常数值模拟,所需的计算量远远超出微机的现有能力,且其所需的计算时间也往往超出企业产品的设计周期。通过讨论在对该种风力机流场进行数值模拟时的两个问题,旨在寻求一种计算量与计算时间适中,并具有一定计算精度的计算模型:其一,在处理旋转风轮与静止导风轮之间的非定常计算信息传递时,采用计算量较小的多重参考坐标系法代替计算量极大的滑移网格法的可行性;其二,在数值模拟中,采用二维简化模型代替三维实际模型的可行性。研究结果表明:滑移网格法与多重参考坐标系法对导流型垂直轴风力机外特性的计算结果具有相当的一致性,然而对流场内特性的计算结果存在一定的差异,这种差异在风轮迎风面中表现地较明显;二维简化模型与三维实际模型的数值计算均能获得相似的外特性曲线与相同的最佳尖速比,然而其计算的外特性参数在数值上普遍低于对应的三维模型计算结果。就导流型垂直轴风力机流场的数值模拟而言,采用二维简化模型并配合多重参考坐标系法,不...     

对旋风机串联特性的数值模拟

通过数值模拟的方法,得出对旋风机串联系统的性能曲线。分析了对旋风机串联系统的有效性问题及管网阻力特性对串联系统的影响,为对旋风机串联时方案的确定提供了一定的理论依据。     

离心泵非定常空化流动特性的数值研究

采用压力边界条件对一单级单吸蜗壳离心泵进行了三维空化非定常相变流动的数值计算,模拟过程通过定常计算、基于滑移网格技术的非定常计算、以及结合混合项模型和Schneer-Sauer方程的空化演变计算,成功捕捉了泵内非定常空化流动特性。计算结果表明:设计工况叶轮前缘空化率在0.92%～1.12%范围内以叶片旋转频率做周期性变化;当叶片靠近蜗舌时空化加剧,而泵流量略有降低;当叶片远离蜗舌时空化减轻,流量有所增加。     

FBDCZNo.14/2×55型对旋风机性能及电机功率匹配研究

为解决对旋风机两级电机功率不匹配以及效率低的问题,在研究对旋风机基本结构的基础上,分别通过试验和数值模拟两种方法对风机的性能的影响因素和机理进行研究,通过数值模拟方法对不同叶片安装角度和流量对电机功率平衡的影响机理,为后续改进对旋风机的性能,提升其效率提供理论基础.     

压气机级内动静非定常干涉数值研究

采用非定常数值方法计算了某多级压气机的第七级原型和弯掠动叶级流场,分析了压气机级内动静叶的非定常干扰对静叶流动的影响及改型压气机的尾迹输运特性.数值研究结果表明:同原型相比,采用弯掠设计的动叶减弱了对于下游静叶的非定常干扰,有利于提高整级压气机的气动性能.     

压气机叶栅大攻角分离涡特性分析

叶轮机械叶栅通道内部包含复杂的具有非定常流动特征的涡系结构.这里应用数值仿真手段分析了压气机直列叶栅的非定常流动特性,对二维直列叶栅流场非定常涡系进行了数值模拟分析,捕捉到了分离涡的产生、脱落与耗散过程,分析了其对叶栅性能潜在的影响效应,计算结果合理地反映了叶栅流场非定常紊流流动特征.     

轴向间隙对对旋叶栅做功能力的影响

对某型号对旋轴流通风机进行试验研究,获得3种轴向间隙下风机的轴功率曲线 . 采用计算流体力学(CFD)的方法,对不同工况下风机内流场进行数值模拟研究,得到不同轴向间隙下的叶片表面压力系数增量曲线根据试验和模拟结果,详细分析轴向问隙对叶片做功能力的影响.发现了轴向间隙对对旋叶栅做功能力的影响规律. 为对旋风机设计提供有...     

对旋式轴流风机变转速匹配性能研究

采用全圆周数值模拟方法,研究了双级对旋式轴流风机的变转速匹配特性。在四种转速匹配方案下,对比分析了风机整机和各级转子的压升、效率和功率特性,进一步深入流场内部,揭示了不同转速匹配下的内部流动特征,并与单通道模拟结果做了对比。对单级转子特性而言,单通道模型和全圆模型间最大的区别在第二级转子,就全压升和效率来说,单通道模拟结果高于全圆周模拟结果。不同转速匹配下的结果均显示,第二级转子性能改变对转速变化更为敏感。除各级转子的良好设计,进口集流器和出口扩散器对提高对旋风机性能也很重要。     

对旋式轴流风机变环量流型的改进设计

为进一步提高对旋式轴流风机设计性能,在采用等环量设计方法优选得到的高压比、高效率风机设计方案基础上,在保证设计点两级等负载分配前提下,采用变环量流型设计方法,分别对比研究了两级转子不同展向载荷分配规律对对旋式轴流风机性能的影响,从中确定了性能最佳的两级转子径向载荷分布规律,并给出了近似描述该变化规律的数学表达式.     

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。     

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.     

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。     

旋涡风机壳体在内流场作用下的动力响应

数值模拟了旋涡风机壳体在内流场作用下的动力响应。通过对燃料电池车上旋涡风机声振测试试验,数值模拟风机内部三维非定常流场,并对旋涡风机壳体进行动力响应计算。分析结果表明,旋涡风机在内流场作用下振动的激振频率与固有频率发生共振,造成风机结构振动向外辐射噪声,同时此方法能够较为准确地模拟壳体在内部流场激励下的动力响应。     

叶顶间隙变化对轴流风扇性能影响的数值研究

运用三维粘性流动计算软件,对某含叶顶间隙的直叶片轴流风扇进行数值模拟。叶顶间隙按相对间隙进行取值,其大小分别为0、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%,其它计算参数不变。通过对计算结果的对比分析,研究叶顶间隙变化对总体性能的影响。结果表明,叶顶间隙变化对轴流风扇性能有较大影响,随着叶顶间隙的增大,其效率、全压减小。     

基于涡旋压缩机的容积式压缩机的三维数值模拟技术

运用Fluent中的2.5D网格技术和非一致网格技术,成功实现了涡旋压缩机的真正三维非稳态数值模拟。捕获到了端面泄漏现象和排气口的压力及温度的脉动现象,发现了涡旋压缩机工作腔内的周向流场分布和不均匀的瞬时温度场分布及由于泄漏所导致的局部涡流现象。模拟方法对于具有轴向映射结构的容积式压缩机的研究具有指导意义。