紧凑型两级混流风机的改进设计与数值模拟研究

为满足特定条件下对风机尺寸和性能的综合要求,应用数值模拟方法对一紧凑型两级混流风机的改进设计进行了研究。首先,以单级叶轮为对象,对在一定外形尺寸下增大风机风量和风压的改进方法进行了研究。而后,对风机特性曲线产生驼峰的原因及内流机理进行了分析,并给出了一种新的消除驼峰的方法。最后,对改进设计的两级混流风机的性能进行了数值模拟验证。结果表明:改进设计的两级混流风机结构紧凑,综合气动性能高,且在全工况下运行稳定;在改进设计中,增大子午面的流道宽度,风机的整体风量将显著增大;通过叶轮Shroud流面叶片型线前旋的方法,可以在保证混流风机大流量工况效率不变的前提下消除驼峰。     

双吸离心通风机流场数值研究

针对某双吸离心通风机,生产企业为节约成本,对风机轴向尺寸、进气室和蜗壳形线等结构参数进行了重新设计。为验证改进方案是否对风机气动性能产生较大影响,本文对原型风机和改进后风机的流场进行数值模拟,并在此基础上分析了相关流动特征及外特性之间的关联性。研究结果表明改进后的风机气动性能大幅下降,流场细节的对比分析发现进气室和蜗壳的改进对风机性能的负面影响最大。最后对风机气动性能的后续改进提出建议。     

离心风机滚动轴承箱的改进设计

大型离心风机由于转子重量大、转速高并且风机运行中轴承的发热量较大,为此大型离心风机的滚动轴承箱需要通冷却水对轴承箱进行降温,以确保风机轴承的安全稳定运行。通过对离心风机轴承箱结构的改进设计在风机使用现场无冷却水、环境温度高的条件下保证风机轴承的安全运行,提出了滚动轴承箱润滑、冷却改进设计的新思路、新结构,为风机使用厂家节约大量的水资源,又保护了环境。     

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。     

某冶炼厂硫酸系统风机事故分析及改进措施

某冶炼厂硫酸系统风机运行时间不足一个月即发生叶轮断裂事故,经分析是由风机进口管路设计不合理、大量酸液冲刷腐蚀风机叶轮所致。通过对进口管路的现场改进,有效减少了叶轮受到的冲刷腐蚀,目前风机使用状况良好,改进效果显著。     

高效空调冷凝风机

在美国能源部（DOE）的资助下，美国研究人员已完成对空调室外机风机的设计、装配、实验改进。该项目的主要研究目的是在降低风机电动机功耗的同时提高风机性能：①对风机结构可能的变化进行分析，从而改进气流组织。     

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.     

瓦斯气加压风机的设计与改造

从风机选型、轴承的选择、水封结构的设计和改进等方面,阐述了瓦斯加压风机的设计要点。     

大功率风电偏航四点接触球轴承保持器结构设计改进

介绍了风电偏航用四点接触球转盘轴承保持器常用结构,分析了当前保持器使用过程中存在问题,针对存在问题对大功率偏航轴承保持器结构设计改进,并介绍了改进后保持器结构的参数设计。通过对保持器结构改进,提高了轴承设计可靠性,延长了轴承使用寿命,降低了风机运维成本,保证风机长久持续无忧运转。     

外转子风机端盖与定子装配的改进和应用

随着对新型外转子风机研究和其应用的不断深入,外转子风机在国内外通风和制冷行业得到了快速的发展,以结构紧凑的外转子风机取代传统结构风机成为一种趋势。通过对端盖装配结构的设计改进并进行应用,为外转子风机的工艺优化和质量提高打下了基础。     

An optimal design for axial-flow fan blade: theoretical and experimental studies

The technique of inverse design problem (IDP) for optimizing the three-dimensional shape of an axial-flow fan blade based on the desired airflow rate is presented in this work. The desired volume flow rate of air can be obtained from the airflow rate of the existing axialflow fan by multiplying it with a constant which is greater than unity. The geometry of the redesigned fan blade is generated using numerous design variables, which enables the shape of the fan blade to be constructed completely; thus the technique of parameter estimation for the inverse design problem can be used in this study. Results show that with the redesigned optimal fan blade, the airflow rate of fan can be increased, thereby improving the performance of the axial-flow fan. Finally, to verify the validity of this work, the prototypes of the original and optimal axial-flow fan blades are fabricated and fan performance tests are conducted with these blades on the basis of the AMCA-210-99 standard. The algorithm used in the present study can be applied to the blade design problem in any propulsion and power systems.     

基于CFD的发动机冷却风扇性能仿真分析

基于CFD(Computational Fluid Dynamics)计算流体动力学方法,通过建模和数值模拟计算,对风扇进行流场分析,研究风扇结构对风扇性能的影响,得出不同风扇叶片倾角、轮毂比和叶片数下风扇的流量和效率值,分析探讨风扇结构参数对风扇性能的影响规律,为风扇改进设计提供参考.     

通风机应用中不节能的若干问题

对通风机应用中的选型设计常见通病进行了分析;介绍了前苏联试验研究输气载尘对通风机性能的影响;对引进英国的高温风机载尘的节能效果进行了验证及应用分析;简介了日本老厂改造低效集尘风机的节能效果。评述了引风机高温载尘进气条件下的不节能的若干问题。提出了选型设计的节能原则,使用风机的节能措施。     

A mass addition approach to the bypass turbomachine through flow inverse design problem

In the design of a low bypass ratio fan stage, this paper links the through flow inverse design problems of the fan rotor, the core channel fan stator and the bypass channel fan stator together, as an organic whole, with the fan splitter aerodynamic design problem. It forms thus a unified through flow inverse problem for two-channel turbomachines. While an overall quasi-radial-equilibrium of the streamlines is iteratively achieved among five parts — the fan rotor, the core channel fan stator, the bypass channel fan stator, the fan splitter and the position of the fan splitter, the blading processes for one fan blade, two fan vanes and one fan splitter ring are performed. This method designs in one pass a fan stage and a splitter with a precise bypass ratio. Its primary and key approach scheme is the introduction of a mass addition flow half way through the through flow streamline development. This scheme can serve as a new feature which can be inserted into those existing through flow programs. When subtracting a mass flow after adding a mass flow, alternatively, this scheme can also be used to treat the inverse design problem of a fan/compressor rotor blade with part-span shrouds. This paper was presented at the 9^th Asian International Conference on Fluid Machinery (AICFM9), Jeju, Korea, October 16–19, 2007.     

An optimal design algorithm for centrifugal fans: Theoretical and experimental studies

This study examines the inverse design problem (IDP) of determining the optimal three-dimensional shape of a centrifugal-flow fan based on a desired airflow rate. The desired volume airflow rate can be obtained by multiplying the airflow rate of an existing fan by a constant greater than unity. The geometry of the redesigned fan is generated using several design variables, which enables the shape of the fan to be constructed completely; thus, the parameter estimation technique used in inverse design problems can be used. Finally, prototypes of the original and optimized centrifugal fans are fabricated, and the fan performance is tested based on the AMCA-210-85 standard, which uses calibrated nozzles and pressure taps within a standardized test chamber, to verify the validity of this work. The experimental results demonstrate that by using the fabricated optimal fan, the airflow rate can be increased by 11.8 % and the fan noise can be reduced by 3.5 %; as a result, the performance of optimal fan is greatly improved.     

完全可逆轴流风机的设计与优化

针对可逆轴流风机S型叶片正反向运行损失较大,效率难以大幅度提高的问题,本文分析了组合叶栅相对于S型叶片的优势,采用组合叶栅的构想设计组合叶片可逆风机;采用可控涡扭向规律的设计方法设计出高效轴流风机单转子;为了探索可逆风机组合叶片设计中前后排叶片的相对位置对风机总性能的影响,对组合叶片设计进行了基于不同轴向和周向位置的布局探索,共建立了16套不同的转子模型,并进行详细的数值计算和分析对比,得出了可逆风机组合叶片设计前后排叶片布局的最佳方案,最终得到的完全可逆风机的性能满足要求,正反风效率均在85%以上。同时,由于前后排叶片的完全对称布置,保证了风机正反风性能的完全可逆性。     

完全可逆地铁风机的三维优化设计

采用试验设计、流场结构分析和叶片造型调整相结合的方法,对完全可逆地铁风机进行三维优化设计。结果表明在不改变风机外径、转速和叶尖间隙的情况下,风机的性能得到大幅改善。设计工况下,风机正转全压效率达到82.3%,比初始设计提高9.1%;风机反转全压效率达到79.1%,比初始设计提高3.3%;风机的内部流场合理,没有明显的分离和回流;风机出口低压区得到明显改善。风机的性能曲线比较平滑,变工况性能好;经性能试验验证,优化设计后的风机各项指标均达到了设计要求。     

基于NUMECA数值模拟的离心风扇设计

利用NUMECA软件对某型离心风扇进行仿真,并结合试验结果进行对比,验证了该模型的准确性。改变该离心风扇部分尺寸参数,设计了新风扇。并利用NUMECA软件对原风扇及新风扇进行性能仿真。结果表明:基于NUMECA的数值模拟可以对离心风扇进行准确的描述;对比风扇主要性能参数可知,新风扇与原风扇相比相同质量流量下静压提高了约2%,性能优于原风扇。在此基础上通过仿真模型计算得出新风扇不同转速下的静压、功耗、效率等性能参数,这为风扇工作点的选取提供了重要依据。     

异步电动机中离心式风扇的设计

在离心式通风机叶轮的设计理论基础上,结合电机冷却系统的需要,总结出了电机上离心式风扇的设计方法;并阐述了电机上使用的离心式风扇的组成、结构、特点、结构参数的确定。     

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。