离心叶轮降噪试验研究

针对某一应用在CT机上的散热离心叶轮,使用叶片尾缘锯齿结构和不等距排列叶片叶轮进行降噪试验研究,两改进叶轮的气动性能和噪声特性与原叶轮进行比较分析。试验结果表明,使用叶片尾缘锯齿结构的叶轮在整个风机工况范围内气动性能基本保持不变,降噪效果明显;使用不等距排列叶片叶轮噪声只在高效区下降明显,在偏工况下,噪声甚至有所升高,气动性能也相应的变差,主要原因是由于不相等的叶片栅距导致相邻叶片的环流相互影响,致使气流在流道中的流动变差。对叶轮降噪研究中既要保证取得最大的声学效益,又要兼顾风机的气动性能不能有较大降低。     

带加强盘的交错叶片型风机结构及流动特性

为提高大流量离心风机的气动性能,运用计算流体动力学研究了加强盘位置及叶轮型式对叶轮结构强度、风机性能及压力脉动的影响。结果表明：加强盘居中时风机设计点效率与原型机相比提升3.9%,叶轮最大总变形量减小56.5%,蜗壳流域压力脉动降低5.4%;表面加强盘居中有利于增强叶轮结构强度,提升风机气动性能并降低蜗壳流域压力脉动;采用交错叶片能降低70%以上蜗壳流域压力脉动,有利于风机离散噪声控制;受高低能流体掺混产生的湍动能耗散影响,交错叶片型风机气动损失增加,且叶道内压力脉动幅值增大。加强盘居中和采用交错叶片是提高大流量离心风机气动性能和降低离散噪声的有效方法,但需注意其对气动损失的影响。研究结果可为大流量风机加强盘设计提供理论依据。     

前向离心风机采用串列叶片叶轮降噪的试验研究

针对T9-19No.4A前向离心风机,使用等距串列叶片叶轮和不等距串列叶片叶轮取代原叶轮进行降噪试验研究,并对使用不同叶轮时风机的气动性能和噪声特性进行了比较分析。试验结果表明:使用等距串列叶片叶轮能够使风机在保持气动性能基本不变的条件下,在风机高效点附近的工况范围内降低前向离心风机的气动噪声,而使用不等距串列叶片叶轮则使风机气动性能和噪声特性均变差,主要原因之一是由于叶轮叶片沿圆周不均匀分布导致叶轮流场沿周向分布不均匀。建议在进一步的改进研究中仍可考虑使用等距串列叶片叶轮而暂不考虑使用不等距串列叶片叶轮。     

离心风机不同叶片型式下的气动性能研究

本文针对风机叶轮内流动损失问题,设计加工了4种不同型式的叶片,并通过试验对比分析了各型式叶片对风机气动性能的影响.测试结果表明:改进叶片形式可有效改善叶轮内流动,改进风机结构,提高运行效率.     

采用进气端叶片开槽降低多翼离心风机气动噪声的研究

叶轮是空调用离心风机风道系统的核心部分,对离心风机的气动性能和噪声有重要影响。本文设计了一种顶端开槽的多翼离心风机叶片,采用数值计算方法研究了叶片进气端开槽对空调用多翼离心风机气动性能和噪声的影响,通过实验测试验证了进气端开槽叶片的降噪效果。结果表明:采用叶片进气端开槽结构能够改善叶轮顶端间隙区域内低速流动状态,抑制叶轮通道内旋涡的扩展,有效降低风机宽频噪声。与原型多翼离心风机相比,采用叶片进气端开槽结构,在保持风量基本不变情况下,风机噪声下降了0.8dB。     

不同叶片厚度对轴流风机流动特性影响的数值模拟

为了获得不同叶片厚度对轴流风机流动特性的影响,对叶片相对厚度为6%、9%、12%以及15%的4种风机进行了数值模拟。结果表明:薄叶片风机在设计流量点附近有更好的气动性能,但流量变化对风机性能的影响明显大于厚叶片风机,厚叶片的风机有更大的稳定工作区间。叶片厚度的增加,改善了叶片前缘附近的流动情况,但使叶片尾缘附近的做功能力减弱,流动分离更加严重;减小了叶顶泄漏流对主流的影响和叶顶二次流动强度,但叶片中尾部二次流强度增加,使流动失稳,增加了能量损失,使得风机气动性能降低。     

小型多翼离心风机叶片斜切分析及试验研究

在小型多翼离心风机叶轮的设计中采用叶片进气端斜切,通过改变风机进口结构来改善气流在进口转弯处流动的不均匀特性,可以有效提高风机性能.本文依据CFD理论,分别对原风机叶轮以及采用两种不同斜切叶片方式的叶轮,利用Solidworks及其数值模拟模块Flow Simulation建模并模拟计算,对比分析得出了叶片斜切对风机性能的影响,并以此为依据制作三种风机实体进行性能试验对比研究,结果表明风机叶片斜切对改善风机性能有着重要影响.     

Y4-73离心通风机叶轮的高比转速优化设计研究

为了提高Y4-73离心通风机在大流量工况运行时的气动性能,在原通风机蜗壳不变的基础上,优化设计了一种高比转速叶轮,结合试验和数值模拟对其气动性能进行分析并研究了3种不同叶型对该风机性能的影响。研究结果表明,与改进前相比,高比转速离心通风机最高效率点向大流量工况偏移,虽然风机最高效率点的效率较原风机降低了3%,但在实际应用的大流量设计工况下,效率提升了10%。在此工作点下,改进后的高比转速叶轮与原蜗壳匹配性更好,叶片负荷提高,在靠近蜗舌和叶轮前盘处的流态有较大改善。当风机叶片为板型时,在设计工况下效率较薄翼型风机提升了1%。板型叶轮叶道内的流动分离现象有所减弱,尾迹损失小,叶轮出口气流角较大,使得叶轮出口处有效通流面积增大,从而提升了叶轮的做功能力,同时减小了蜗壳内的流动损失。     

采用分组模型的高比转速离心风机改进设计

为了提升某高比转速离心风机的气动性能,采用分组设计的方法,结合试验和数值模拟依次对原始风机的叶轮、蜗壳和集流器进行了改进设计。结果表明：叶轮前盘型线对高比转速离心风机的气动性能影响较大,仅对叶轮前盘型线改进设计后,风机的全压和效率分别提升了9.64%和8.91%;双圆弧叶片相较于单圆弧叶片具有更高的设计自由度,可实现对叶轮内部流动更加精细的控制,当双圆弧叶片的相对半径系数和相对叶片角系数分别取0.7和0.3时,全压效率值为87.43%;经过分组改进设计后的风机在设计工况下的全压和全压效率较原始风机分别提升了17.84%和12.79%,最高效率值为88.58%,内部流场得到优化,流动损失明显减小,性能得到全面提升。采用分组模型的改进设计方法可以有效地提升离心风机的气动性能,具有实际工程应用价值。     

板型及机翼型对旋轴流通风机气动性能测试及比较

采用模型性能试验方法,对板型及机翼型叶片的对旋轴流通风机的气动性能进行了比较,通过测量这两种叶型的风机在不同叶片安装角下的流量、全压及轴功率,得到了叶片型线及安装角对风机气动性能的影响规律。试验结果表明机翼型叶片在全压效率、稳定运行范围及高效运行范围比相应的板型叶片具有优越性;在设计工况附近,机翼型风机的第一级叶轮安装角对气动性能的影响较大,而板型风机的第二级叶轮安装角对气动性能影响较大。     

多翼离心风机双圆摆线叶片的响应面优化设计

针对多翼离心风机的叶片结构,设计了一种双圆摆线叶片替代传统的圆弧叶片以提高风机的气动性能。结合数值仿真与实验验证的方法,以双圆摆线叶片弦长、叶片弦高及摆线的起始位置为设计变量,采用响应面优化设计拟合出设计变量与风机静压升、风机效率之间的数学模型。通过遗传算法计算出效率不减、静压升最高优化目标下的最佳设计参数组合。计算结果表明,优化后的风机在叶轮出口处的气流更加均匀,气流速度也更高;减少了叶片吸力面上的涡旋区域,改善了气流在叶轮内的流动状态。相比于原型风机,优化风机静压升增加了40余Pa,增幅为12.1%。     

基于正交试验的多翼离心风机气动性能优选

叶轮和蜗壳是多翼离心风机的核心部件,其结构参数和相互匹配关系对风机的气动性能有着重要的影响。本文基于正交试验的方法,通过方差分析,确定了叶片出口角β_2、叶轮切割深度H、蜗壳偏移量L这3个参数以及交互作用对多翼离心风机气动性能的影响程度,以最大静压为主要的优化目标对风机气动性能进行优选。研究结果表明:蜗壳偏移量L对风机的气动性能影响程度最大,优选后风机与原机相比,其最大静压提高了31.6%,最大流量增加了0.3 m~3/min。     

弦向掠叶片对动叶可调轴流风机性能影响模拟

叶片弦向弯掠技术是提升轴流风机气动性能的有效手段。针对带后置导叶的OB-84型单级动叶可调轴流风机,利用Ansys数值软件,对比叶片掠设计前后风机的性能曲线和内流特征,开展静力结构特性分析并进行了噪声预估,探究了前掠角度在不同动叶安装角下的影响。结果表明:设计安装角下,前掠叶片能有效提高叶轮做功能力和导叶扩压能力,减少泄漏损失,提升风机整体性能,在小流量侧和大流量侧效果更明显;设计流量下前掠8.3°性能最优,全压和效率分别提升2.1%和1.68%,但气动噪声有所增大;叶片掠向改型后虽变形增大,但仍满足材料强度要求;在变安装角下,前掠叶片风机性能均有所降低。设计安装角下所得最佳前掠角度适用于长期带基本负荷的轴流风机。     

基于叶片数和叶片出口直径的MVR高压离心风机性能改进

以机械蒸汽再压缩(MVR)系统常用的高压离心风机为研究对象,采用数值模拟方法,研究风机的气动性能,以风机性能试验验证数值计算方法的可靠性。在此基础上,重点分析叶片数和叶片出口直径对高压离心风机各项性能的影响。数值结果表明,增加叶片数和叶片出口直径均能改善风机的气动性能,叶片数取12并增大叶片出口直径的改进风机在全压和效率方面都优于原型风机。本研究结果可为MVR高压离心风机的流场分析和叶轮结构改进提供参考。     

考虑叶轮与蜗壳间隙的风机多因素正交优化设计

为了探究叶轮与蜗壳的上盖板间隙、下盖板间隙改变对风机性能的影响,分析风机性能改善的内部流场机理,获得静压效率更高的风机,将正交试验设计方法、CFD技术和试验验证等相结合,发展了一种基于正交试验设计方法和CFD技术的离心风机优化方法,并将该方法应用于某工业离心风机的优化设计;将叶轮与蜗壳的上盖板间隙、下盖板间隙和叶片前安装角作为3个独立因素,以静压效率为优化目标,基于该优化方法,对原风机进行多因素多水平的正交试验优化设计。结果表明,优化后风机的静压效率为77.29%,对比原风机静压效率提高了2.54%;叶轮与蜗壳上间隙对风机静压效率影响较大,优化后风机的湍流强度明显降低,二次流损失减小,风机气动性提高。     

双凹槽叶顶结构下的轴流风机性能及叶片振动特性研究

叶顶采用双凹槽结构是一种通过有效阻碍叶顶泄漏流进而改善叶轮性能的措施之一。基于FLUENT数值模拟软件,以OB-84型动叶可调式轴流风机为研究对象,模拟风机在原叶顶及三种不同开槽深度的双凹槽叶顶下的性能,探讨间隙内部及其附近泄漏流场变化及损失分布特征;并利用ANSYS有限元动态分析模块校核原叶顶及双凹槽叶顶时叶片的振动特性。研究表明:双凹槽叶顶结构改善了泄漏流场的分布,阻碍了泄漏流的发展,削弱了泄漏流与主流的掺混;采用双凹槽叶顶结构后风机性能发生显著变化,设计工况下风机全压有所下降,同时效率得到一定程度的提高;开槽深度对风机性能的影响在设计流量附近较为显著,而在大流量下对风机性能影响较小;设计工况下叶顶开槽深度为3 mm时风机具有最优的性能,效率较原风机提高了1.05%,喘振裕度也有所改善。叶片振动特性的校核结果表明双凹槽叶顶下叶片各阶固有频率较原叶顶时均有所增加且避开了叶片通过频率,即采用双凹槽叶顶结构不会引发叶片共振。     

不同前盘结构形式多翼离心风机性能对比研究

叶轮是离心通风机的做功部件,叶轮性能是影响风机气动性能最主要的因素,因而对其进行深入研究具有重要意义。本文通过回顾以往多翼离心风机的研究,并对多翼离心风机内流展开讨论,提出对原型风机的改进方案。主要目标是改善进口附近内流情况,以达到提高原型风机的压力(全压和静压)的目的。提出以下4种方案:前盖板封闭度分别为30%、60%、100%,以及叶轮采用锥形前盘方案。数值结果显示:改变前盖板封闭度能够影响风机性能,在设计工况下,前盖板封闭度为60%时风机静压和全压都为最大;在蜗壳结构不变的情况下,采用锥形叶轮并不能达到提高压力和效率的效果,在大流量下,采用锥形叶轮风机的压力和效率反而会降低。     

叶片出口角对多翼离心风机性能影响的数值研究

以空调用多翼离心风机为研究对象,建立了3组不同叶片出口角叶轮模型,通过数值模拟获得风机外特性以及叶轮中间截面、风机出口的压力,速度,湍动能分布和叶轮进出口的压力脉动情况,并进行对比分析。结果表明:随着叶片出口角的增大,在420～725 m~3/h流量范围内风机的风压和效率有所提升;内部流场中,风机出口低速区的面积增大,蜗壳出口和蜗舌区域的总压分布均匀性降低,叶轮流道内的涡量增多;叶轮进出口在叶频及其倍频处的压力脉动幅值有一定程度的降低。为了得到较好的气动性能和噪声性能的风机,需要将叶片出口角控制在合理的范围之内。研究结果对于风机进行气动性能和降噪性能设计具有较好的指导意义。     

串列叶片对离心风机叶轮性能及内部流场的影响

对串列叶片式离心风机叶轮的内部流场采用NUMECA软件进行了数值模拟研究,分析了串列叶轮不同相对周向位置因子对离心叶轮性能的影响,并对串列叶轮与原始叶轮进行了详细的流场对比分析。结果表明:相对周向位置因子对离心叶轮性能影响较大,当相对周向位置因子取0.05⁰.20时串列叶轮在性能上均有所提高且取0.10时性能达到最好;串列叶片能有效地削弱叶轮出口射流-尾迹结构对流场的影响,改善叶轮出口的速度均匀性,对控制风机的气动噪声有十分有利的影响。     

叶片尾缘凹陷结构对空调用轴流风机性能的影响

根据建立的窗式空调用室外机的数值仿真模型,首先对室外轴流风机的风量-静压特性进行数值研究,通过与实验测量的比较,验证了本文数值计算的有效性。考虑到轴流风机降噪的要求,本文研究了两种叶片尾缘凹陷结构对轴流风机气动性能和噪声的影响。进一步考虑到轴流风机风量的提升要求,考察了叶片高度变化对轴流风机风量和噪声的影响。研究结果表明,轴流叶片尾缘的凹陷可以改善叶片表面压力分布,减小叶轮叶片尾迹,降低室外风机气动噪声。在不同转速下对空调用室外轴流风机的风量和噪声进行测量,发现在小风量条件下采用叶片尾缘凹陷结构可降低风机噪音1.0d B以上;在大风量条件下,采用叶片尾缘凹陷结构,降噪效果有所下降。如果保持叶轮转速和半径不变,在可装配条件下,叶片高度从58mm增加到79mm,空调用室外轴流风机的风量较原型增加了75m~3/h,增幅达15.5%。