微型离心风机内部流动的数值计算分析

针对笔记本电脑散热用微型离心风机，利用逆向工程技术获得风机叶片及其蜗壳模型，利用数值计算软件Fluent对其内部流动进行了模拟计算，并将计算得到的风机性能曲线与实验结果进行了比较，结果显示误差在8％以内，同时分析了风机内部流动情况。     

能源技术2006年总目次

·研究与探索·期-页水下排放低温液体传热过程分析………………1-1轴流通风机的气动优化设计……………………1-4环境湿度对卧式陈列柜热负荷影响的数值分析…………………………………………1-7复杂方腔内自然对流换热数值模拟分析……2-47复合抛物面聚光器(CPC)光学分析研究……2-52床料对流化床颗粒层过滤器过滤元件的压降的影响…………………………………2-57微型离心风机内部流动的数值计算分析……3-93逆流板翅式换热器动态性能的建模与仿真…3-96新型变压器用片式散热器的对比研究………3-99锯齿型翅片油冷器结构优化分析研究……     

基于多参数的电站风机监测技术的试验研究

采用试验研究的方法,对电站通风机的性能、非稳态流动和机械振动的多参数监测技术进行了研究。基于无因次性能曲线反映出的性能参数间稳定、良好的映射规律,采用具备优良逼近特性RBF网络逼近风机无因次性能曲线,推导出基于参数映射的流量监测模型,实现了风机性能的在线监测。通过对4-73风机的吸力侧、压力侧旋转失速、进口涡流的频率特性研究,分析了三种非稳态流动的特点,给出了准确描述三种非稳态流动的联合特征参数。将通风机机械振动特征分为谐波特征、能量特征和奇异性特征,采用分频段技术、二进小波变换方法导出了谐波监测指标、能量指标和奇异性指标。     

不同单元型式的直接空冷岛数值试验对比研究

利用ANSYS Fluent软件研究某2×660MW直接空冷岛,以期提高其整体换热性能。对不同单元型式、散热器管束和风机布置方式下的空冷岛方案进行流动和传热特性的数值模拟、分析和研究。在环境风速风向的影响下,不同布置型式的空冷岛出现一定的性能差异。静风状态下,不同布置方案的空冷岛通风量及换热量之间的差别很小,均在1%以内。TRL考核风速各风向下,与常规空冷布置方案相比,双小“A”风机低位布置方案的机组背压较低。炉后风向下,双小“A”风机低位布置方案的机组平均背压低于常规布置方案约1.57kPa。     

微型燃气轮机燃烧室性能的数值研究

针对Capstone公司的C30微型燃气轮机的燃烧室，采用κ—ε湍流模型、EBU—Ambenius湍流燃烧模型描述其燃烧流动，采用扩展Zeldivch机制描述HOx生成；应用分区结构化网格和SIMPLE算法求解控制方程，进行了三维燃烧流动的数值模拟研究，同时对燃烧室的整体性能进行了分析。通过数值计算及结果分析，着重研究了环型贫燃预混燃烧室的燃烧组织形式对燃烧室性能的影响，并探讨了流动控制板对燃烧室内燃烧流动和燃烧室出口HOx分布的影响。数值研究的主要目的是配合新型微型燃气轮机的研制，获得微型燃气轮机燃烧室的设计经验，为研制既有高燃烧效率和燃烧稳定性，又有低HOx排放特性的燃烧室奠定基础。     

预混燃烧混合器流动特性研究

对一种用于预混燃烧的空气引射燃气型混合器的流动特性进行研究,通过分析混合器基本公式来确定在满足一定混合器背压条件下选配风机所需的最小压力及其影响因素.利用计算流体力学(CFD)软件进行数值计算,得到混合器内部流场的压力分布及速度分布,同时得到了混合器中心轴线上压力及速度的变化曲线以及混合器出口处燃气的摩尔浓度分布.提出了混合器出口背压与所需风机的最小压头之间的关系式可以用于预混燃烧器风机的选取;另外,利用数值计算的手段对混合器流动特性进行研究,这对预混燃烧混合器的设计有着重要的参考借鉴意义.     

电站锅炉引风机系统节能分析

针对循环流化床机组引风机运行过程中能耗大的问题,结合型号为Y4-2×60-14NO.33F的引风机具体运行参数,根据风机性能曲线、变工况管路特性曲线及风机调节方式,分析了风机选型偏大、管路特性曲线变化及风机变工况调节等因素下对风机效率的影响。通过引风机系统节能的分析,为引风机的选型及节能改造提供理论依据。     

直接空冷单元流动换热特性数值研究

对A型直接空冷单元流动换热特性进行了数值研究,分析了环境风速、风向、风温、平台高度等对空冷单元流动换热特性的影响。计算结果表明:环境侧风通过两方面影响空冷单元的性能,水平分速度严重影响通风量在散热器上的分配均匀性,垂直分速度严重影响风机的通风量。随着环境风速的增大,散热器的通风量减小,散热器温度升高,热回风率增加,风机压头有效利用系数降低;在同样环境风速下,Y向风是更不利的风向,应尽量避免;环境温度增加一方面提高了空冷单元的进风温度,另一方面减少了风机的通风量,使流动和换热恶化;在所研究的平台高度内,平台高度对空冷单元的流动和换热影响不大。研究结果可为空冷凝汽器的运行及优化设计提供参考。     

仿生叶片在离心风机上应用的数值分析

为了探究仿生叶片对离心风机气动性能、流场和声场的影响,将波形前缘、锯齿尾缘和表面凹坑3种仿生结构应用在离心风机叶片上,并对其流动和噪声辐射进行了数值计算.结果表明:表面凹坑结构抑制了叶片吸力面上的分离流,提升了离心风机的全压和效率,但蜗壳壁面附近的压力脉动幅值增大,最终使噪声不降反增0.85 dB;锯齿尾缘型风机虽然做...     

动叶前缘缝翼开缝位置对离心风机的气动作用

前缘缝翼是通过延缓流动分离和失速,提高飞机机翼升力,将前缘缝翼引入高负荷离心风机动叶的气动设计,以抑制叶片吸力面的边界层分离、改善风机气动性能,并基于数值模拟方法研究前缘缝翼起始位置和偏转角两个几何参数对风机流场与气动性能的影响。研究结果表明,30%弦长处为最佳开缝位置,其总压升和效率最大增幅分别达到13.1%和1.2%。动叶前缘缝翼的存在加速了后叶片吸力面流体的流动,抑制了后叶片尾部边界层的分离,且具有动叶前缘缝翼的离心叶轮速度分布更加均匀,压升更大。动叶前缘缝翼的开缝位置对提高离心风机总压升和效率具有重要的影响。     

基于ClarkY的非对称翼型对可逆轴流风机性能影响的研究

针对双向通风机的工程应用,基于Clark Y标准翼型采用尾部反接法设计了4种“S”型非对称翼型(反接段弦长与总弦长的占比分别为0.286、0.375、0.444和0.500),并应用至单级可逆轴流风机,通过数值模拟及风机性能试验对比分析4种可逆翼型的风机在双向来流中气动性能。研究表明:随着前缘厚度增加,风机进口截面的和叶顶间隙的湍流动能会有所下降,减小了流动损失,而增加尾缘最大厚度会降低叶轮出口流通性能;反映到风机的性能上,增加前缘最大厚度同时减小尾缘最大厚度,风机正向通风时效率及全压会有所下降,而反向通风时两者均有大幅提升;采用反接段弦长占比为0.444的非对称翼型风机整体性能较优。     

离心风机双圆弧型线的气动特性研究

通过控制双圆弧叶型两段圆弧相切点半径、切点处叶片角两个参数,设计多种双圆弧离心风机模型,采用计算流体力学获得风机性能和流场数值解,研究中间圆系数、叶片角系数对性能的影响。结果表明,双圆弧离心叶轮设计中中间圆系数取0.7时,整机性能平稳,效率和压升较高;在叶轮进口段叶片角缓慢增长而在出口段叶片角的快速增大有利于减小流动损失,改善流场品质,提高风机效率。     

第一级导叶改进对两级动叶可调轴流风机性能的影响

利用Fluent软件对某两级动叶可调轴流风机进行全三维数值模拟,探讨了第一级导叶采用长短复合式和单一长叶片式2种叶片结构对风机气动性能的影响,并比较了短叶片不同轴向、周向位置和叶片长度时的风机性能.结果表明:长短复合式导叶的单级扩压性能及整机气动性能均优于单一长叶片式导叶;当短叶片位于第一级导叶入口、相邻长叶片中间栅距时,风机的全压和效率均达到最优,尤其是效率明显高于其他位置;短叶片长度对风机性能也有明显影响,当其长度为320mm时,风机的不可逆损失最小,增加或减小短叶片长度均导致风机气动性能变差.     

导叶数目对两级动叶可调轴流风机性能的影响

为研究导叶数目对轴流风机性能的影响,文章以某两级动叶可调轴流风机为研究对象,模拟了第一、二级和两级导叶数目变化时的风机性能,并分析了其对风机性能和流场特征的影响。研究结果表明:导叶数目减少后,风机性能整体高于原风机;导叶数目增加后,风机性能未必高于原风机。其中,两级导叶数目均减至21片时的风机性能最佳,在设计工况下,全压提升119 Pa,效率提升0.4%。在此方案下,第二级动叶做功能力和导叶扩压能力均得到提升,导叶数目变化对下游流场有显著影响,而对上游流场影响较小。     

加装短叶片离心叶轮的参数优化及实验研究

利用NUMECA 软件对 C4-73No.8D型离心风机进行了叶轮内部流场的三维数值模拟和流动分析,发现在叶轮出口处存在着明显的射流-尾流结构.为削弱这一结构对风机性能的不良影响,对风机叶轮进行了加装短叶片的数值模拟,依据叶轮流场的改善情况,确定了短叶片的优化参数,并在此基础上,进行了风机性能的对比性实验.结果表明,改进后的风机全压明显提升,其额定工况下的效率有所提高,高效区有小幅加宽.     

4-72离心风机蜗壳与叶轮适配性研究及其工程化

为改善离心风机整体性能,文中阐述了常用的蜗壳型线设计方法,以4-72№3. 2A型离心风机蜗壳为研究对象,给出了基于基因遗传算法且考虑叶轮出口流量不均影响的蜗壳型线设计方法,绘制出了其蜗壳型线。对蜗壳改造前、后的风机进行了数值模拟和进气性能试验,并对比分析以验证移植工作的合理性。为将该设计方法工程化,利用MATLAB GUI设计并完成了该类型离心风机蜗壳型线设计软件。     

扩散筒几何参数对管壳式离心风机性能的影响

针对某船用管壳式离心通风机扩散筒流动损失大、静压回收偏低的问题,采用CFD方法对该风机内流场进行了数值模拟,研究扩散筒扩散比A_e/A_(in)、长径比l/D_(in)对风机性能与扩散筒流动的影响,寻求气动性能相对较优的扩散筒结构。在保证风机主体几何参数和扩散筒进口直径不变的条件下,令长径比l/D_(in)为0. 8、1. 2、1. 6;扩散比A_e/A_(in)为1. 2、1. 5、1. 8,获得9个扩散筒模型,并计算出不同参数的扩散筒对应的当量扩张角。模拟结果表明:风机全压随扩散比增大显著增加,扩散筒长径比对风机全压的影响较小;扩散筒压力损失系数会随扩散比增大而降低且在不同流量工况下逐渐趋近平稳;扩散比对扩散筒性能影响显著,而当量扩张角对扩散筒性能的影响没有明显的规律性,因此在扩散筒设计时扩张角不能作为唯一依据。     

锯齿尾缘叶片对轴流风机气动噪声及性能的影响

以OB-84型动叶可调轴流风机为研究对象,采用大涡模拟和FW-H声学模型对锯齿尾缘动叶风机进行了数值模拟,探讨了不同锯齿长度的尾缘对风机气动噪声、压强脉动及性能的影响,并分析了其流场特征和降噪机理。结果表明:锯齿尾缘可明显降低风机的中低频段噪声和流道中气流的压强脉动强度,锯齿长度越大,其影响越明显;锯齿尾缘增强了尾流区的流动掺混,改变了动叶尾缘脱落涡结构,形成了2层整齐的"梳状"流向对涡,由此降低了风机的气动噪声;模型A、模型B和模型C均可以在设计流量或小流量下提高风机效率,以模型A提升最明显,但在大流量下性能均低于原风机。     

汽轮机凝汽器喉部流动性能的微型模化试验研究

应用相似性原理,在满足流动状态相同的前提下,采用模型吹风的方法,建立了一套凝汽器喉部的微型模化装置,对不同入口流速条件下喉部流动性能进行了试验研究.试验结果表明:该凝汽器微型模化试验装置不但减小了模型尺寸,降低了试验成本及提高了试验的方便性,而且该试验装置能够复现喉部内的流动情况,可用于其阻力性能和流动状态的试验研究.     

加氢裂化装置高压空冷器风机的改造

某石化公司150×10^4t／a加氢裂化装置高压空冷器风机风量小,叶片和翼型存在缺陷．传动方式效率低,导致高压分离器温度上升,气相循环氢体积增大,相应增大了循环氢压缩机负荷,造成汽轮机蒸汽耗量增加,循环氢纯度降低,产品质量变差。对高压空冷器4台风机实施了改造：采用新型HY系列玻璃钢叶片替换TB型铝风机叶片．采用啮合传动型的同步带传动替换摩擦传动型的多楔带传动。与改造前相比,改造后风机全压从170Pa提高到200Pa,风量从36×10^4m^3／h提高到46×10^4m^3／h,平均风速从3．391m／s提高到3．875m／s;反应流出物的温降提高了5℃;汽轮机3．5MPa蒸汽消耗量每小时可节约0．6t;加氢裂化装置运行平稳。加工量从149．44t／h提高到164．75t／h。