离心通风机整机损失数学模型的研究及优化

采用两类相对流面的三元流动理论,即准三元流动理论,求解出离心通风机中叶轮,蜗壳等主要元件流道中速度分布的规律,建立起依赖于此速度分布的损失计算公式。考虑各项损失之间的相互关联和影响,建立起一个包含２６个系数的风机整机损失数学模型,利用已有的后向离心通风机的试验数据,采用最优化的方法确定损失模型中的有关系数。通过试验检验了此模型的可靠性。     

风机文献信息

201001　含尘离心风机不同叶型磨损特性的可视化实验研究陈汝刚等《流体机械》　2000№1　5～8通过对工程上常用的几种叶型进行较系统的磨损可视化实验研究。揭示了不同叶型的磨损规律和特性,为工程实践提供了有益的参考。201002　离心通风机整机损失数学模型的研究及优化李超等《流体机械》　2000№1　14～16用三元流动理论,求解出离心通风机主要元件在流道中速度分布的规律,建立起损失计算公式。采用最优化的方法确定损失模型中的各相关系数。并通过实验作了验证。201003　钢铁行业CCPP装置中的高炉煤气压缩机的选型和应用王仪田等《流…     

离心通风机叶轮应力与振动分析

针对离心通风机叶轮实际工作中存在断裂现象,采用了有限元理论对通风机叶轮进行了应力与振动分析。首先将建立的通风机叶轮模型在ANSYS Workbench中进行静力学分析,得到叶轮的应力应变分布情况,根据应力分析结果校核其强度是否满足要求。然后进行振动模态分析,得到叶轮前6阶固有频率和振型;把前6阶固有频率换算为对应的转速并和叶轮的实际转速相比,使叶轮的运转速度远离临界速度,避免叶轮因共振对通风机结构的破坏。     

基于速度分布法的离心通风机叶片结构优化分析

叶片的结构形式对离心通风机运行中的能量利用率具有重要的影响,采用速度分步法对叶片的结构形式进行优化设计,并对优化后的通风机性能进行分析。结果表明,采用速度分步法优化的叶片中以模型C的通风机性能最佳,其在减小通风机能量损失的同时,可提高通风机在额定工况及小流量工况下的性能。     

机械部科学技术进步奖专栏

三元粘性流理论研究及其在风机中的应用(1993年度二等奖) 该课题以三元变分有限元理论为基础,深入细致地对离心通风机各部件——集风器、叶轮和蜗壳作了详细的气动设计理论及试验研究,编制了适合风机改型设计使用的10个计算软件,属于国内首创。建立了风机全自动测试台,并以此测试台对改型开发的4种型号风机产品进行了性能研究,建立了一整套完整的理论与试验相结合的离心风机设计新方法——三元流动设计方法。     

离心风机蜗壳出口结构优化研究

为提高空气净化器中离心风机的风量,提出了一种基于Kriging近似模型和遗传算法的优化方法,采用正交试验的设计方法对蜗壳的出口扩张角θ、蜗舌半径r、蜗舌间隙t进行25组方案设计,并采用ANSYS FLUENT对25组蜗壳方案进行定常数值模拟,选取风机系统的风量作为优化设计目标,建立了风量与蜗壳的3个参数之间的Kriging近似模型,并用遗传算法对近似模型进行寻优,得到最优的蜗壳参数。通过对优化后的蜗壳进行仿真实验,风量提高了19.683%,同时对比优化前后的风机内部速度、总压等参数的分布,优化后的蜗壳内部速度分布更加合理,在蜗舌处的流动损失较小。提出的蜗壳优化方法对提高离心通风机性能提供了有效参考。     

筒形离心通风机内部流场的理论分析

介绍了筒形离心通风机的特点，在一定的假设条件下得到了气体流动速度的计算公式，应用此公式计算了结果，经试验满足设计要求。     

不同叶片结构的离心通风机性能对比研究

基于通风机整体运行效率不高的问题,采用速度分布法及载荷分布法两种设计方法对离心通风机的叶片结构进行优化设计,并采用有限元仿真的形式对优化后的通风机性能进行仿真分析.结果 表明,由速度分布法设计的叶片结构对通风机的运行效率及安全性能具有较大的提升,可作为离心通风机优化设计的首选方法.     

离心压缩机扩压器叶片不稳定脉动力及气动噪声预测

参照轴流压气机动叶尾迹衰减规律,利用流动损失系数代替叶栅阻力系数,给出了离心叶轮出口粘性尾迹速度亏缺值及其宽度的计算方法。基于薄机翼理论,每个叶片用一组连续分布涡来代替,把环形叶栅片模化成在圆周上连续分布涡组的等分排列,建立了在离心叶轮粘性尾迹作用下扩压器叶片上不稳定力计算式。在此基础上对离心压缩机气动噪声进行了理论计算。并与实测值进行了比较,二者吻合较好。     

离心通风机气动略图数据库的建立

离心通风机气动略图数据库的建立秦国良张孝生（西安交通大学）一、前言随着计算机应用的普及，通风机设计中应用计算机辅助设计技术越来越迫切，通风机设计系统的建立势在必行。离心通风机设计中，需检索大量已有模型机数据，需查阅、利用大量的图表及经验数据，因此，在...     

叶轮结构对离心风机流动特性及性能影响的研究现状

通过回顾近年来国内外对叶轮性能的研究现状,结合叶轮结构形式及参数对离心风机不同方面的影响,得出离心风机叶轮内的损失主要是叶道内沿程摩擦损失,叶片上边界层分离,叶轮径向出口速度分布不均匀引起的尾迹流,轴向涡流,叶道进口冲击损失等。并指出今后的研究应以试验研究与采用CFD相结合的方法,在风机设计时考虑上述影响因素,从而降低叶轮内损失,提高离心风机性能。     

Numerical simulation and analysis of flow characteristics in the front chamber of a centrifugal pump

We performed numerical simulations to study the flow characteristic in a centrifugal pump based on the RANS equations and the RNG k-ε turbulent model. The flow field, including the front and back pump chambers, the impeller wear-ring, the impeller passage, the volute casing, the inlet section and outlet section was calculated to obtain accurate numerical results of fluid flow in a centrifugal pump. The flow characteristic was studied from the internal flow structure in pump chambers, the radial velocity at impeller outlet as well as the pressure inside of the pump, the circumferential velocity and the radial velocity in front pump chamber. The variation of flow parameters in internal flow versus flow rate in the centrifugal pump was analyzed. The results show that the overall performance of the pump is in good agreement with the experimental data. The simulation results show that the distribution of flow field in the front pump chamber is axial asymmetry. The energy dissipation at the impeller outlet is larger than other areas. The distribution of the circumferential velocity and that of radial velocity are similar along the axial direction in the front pump chamber, but the distribution of flow is different along the circumferential and the radial directions. It was also found that the vorticity is large at the impeller inlet compared with other areas.     

低比转数离心泵驼峰现象的CFD分析

为揭示低比转数离心泵性能曲线产生驼峰现象的内流机理,采用RANS方法算法对一低比转数离心泵2个方案(有驼峰和无驼峰)下的内部进行了全流场CFD计算,重点分析了驼峰现象产生时2个方案内部流动结构的差异。结果表明:性能曲线出现驼峰时,2个方案的靠近蜗壳隔舌的叶轮流道内的流动结构差异最为明显;该流道内叶片压力面的低速区会明显增大并伴有漩涡流动;该流道进口也会出现明显的漩涡流动引起进口冲击损失增加;同时该流道出口的"射流-尾迹"现象也会突变,引起出口(混合)水力损失增加。因此这些损失的增大是引起驼峰现象的重要原因。     

离心泵内部空化流动的定常数值模拟及性能预测

为了研究离心泵内部的空化流动,利用fluent软件中的空蚀模型及混合流体两相流模型,对离心泵的三维湍流空蚀流场进行定常数值模拟,根据模拟计算结果显示的液相和空泡相流动特征,预测了离心泵在设计工况下运行时流道内空化发生的位置和程度;通过分析空蚀发生过程中叶片上的压力分布,揭示出离心泵流道内部流场的内在特性,最后对泵的性能进行了预测,说明数值模拟可以为离心泵在特定工况下运行时的空化性能预测提供依据。     

叶片数对螺旋离心泵内部流场影响研究

利用工程上普遍采用的k-ε两方程模型和SIMPLE算法,对单叶片和双叶片螺旋离心泵的内部流场进行了数值模拟.得出了叶轮与蜗壳内的速度分布和压力分布等流场信息,比较了单叶片和双叶片螺旋离心泵的特性曲线,单叶片和双叶片螺旋离心泵内部流场的区别与联系,分析了叶片数对螺旋离心泵内部流动规律的影响.     

挖泥泵数值仿真与实测比较

通过求解包括进水管、叶轮、泵体等过流部件在内的水泵流道内的三维稳定雷诺平均Navier-Stokes方程,获得水泵内部的流场分布特征。对计算结果与实测结果进行了对比。表明计算所得流量-扬程曲线与实测值吻合良好;流量．效率曲线在小流量相差较大,在大流量吻合得较好。虽然在部分运行工况模拟计算不是很准确,但计算的各工况压力、速度分布以及整个流道的其它流动特性,对分析挖泥泵的各种流动问题很有帮助。     

基于熵产的侧流道泵流动损失特性研究

侧流道泵是一种介于容积式泵和离心泵之间的径向式叶片泵。泵内流体以螺旋轨迹方式在叶轮和侧流道中反复运动,整个运动是一种典型的全三维、高湍流强度、空间非对称的湍流流动,因此不可避免地产生较大的流动损失。利用热力学第二定律,基于熵产的流动损失分析方法对一种单级侧流道泵模型湍流流动损失进行研究,主要通过理论和数值计算求解湍流流动过程中增加的熵产,定性分析侧流道泵流动损失出现的位置及分布特点。结果表明,侧流道泵内部流动损失主要与湍流流动增加的熵产有关,而热量交换产生的熵产相对较小,在侧流道泵的损失研究中可以忽略;叶轮流道和侧流道内的湍动耗散率均远远大于直接耗散率;叶轮流道内的损失主要出现在叶轮内缘至0.4 r处,在侧流道内,流动损失主要出现在流道进口、流道中间靠近内缘部分以及出口附近。     

Three-dimensional flow analysis and improvement of slip factor model for forward-curved blades centrifugal fan

This work developed improved slip factor model and correction method to predict flow through impeller in forward-curved centrifugal fan. Both steady and unsteady three-dimensional CFD analyses were performed to validate the slip factor model and the correction method. The results show that the improved slip factor model presented in this paper could provide more accurate predictions for forward-curved centrifugal impeller than the other slip factor models since the present model takes into account the effect of blade curvature. The correction method is provided to predict mass-averaged absolute circumferential velocity at the exit of impeller by taking account of blockage effects induced by the large-scale backflow near the front plate and flow separation within blade passage. The comparison with CFD results also shows that the improved slip factor model coupled with the present correction method provides accurate predictions for mass-averaged absolute circumferential velocity at the exit of impeller near and above the flow rate of peak total pressure coefficient.     

Experimental study on the mean flow characteristics of forward-curved centrifugal fans

Measurements have been made in an automotive HVAC blower for two different centrifugal fans. This work is directed at improving the performance of a conventional forward-curved centrifugal fan for a given small blower casing. Mean velocities and pressure have been measured using a miniature five-hole probe and a pressure scanning unit connected to an online data acquisition system. First, we obtained the fan performance curves versus flow rates showing a significant attenuation of unstable nature achieved with the new fan rotor in the surging operation range. Second, aerodynamic characterizations were carried out by investigating the velocity and pressure fields in the casing flow passage for different fan operating conditions. The measurements showed that performance coefficients are strongly influenced by flow characteristics at the throat region. The main flow features were common in both fans, but improved performance is achieved with the new fan rotor, particularly in lower flow rate regions. Based on the measured results, design improvements were carried out in an acceptable operation range, which gave considerable insight into what features of flow behavior were most important.     

离心泵叶轮内水流相对速度的实验研究

该研究应用PIV系统(粒子成像测速仪)这种先进的流场测试技术在不干扰流场的情况下,进行高精度的测量,即利用撒在流体中的粒子对光的散射作用,用光学的方法记录下粒子在不同时刻的位置,从而得到粒子的位移,基于粒子对流场的跟随性,测出水流在离心泵叶片流道内的绝对速度分布,并利用软件进行数据处理,得到离心叶轮内部从吸力边到压力边相对速度的分布,为离心泵的设计提供了更为可靠的理论依据。