叶片穿孔小型轴流风扇气动性能的研究

以小型轴流风扇为原型,对其叶片进行穿孔设计,采用k-ε两方程湍流模型和大涡模拟数值分析风扇的内部流场,对比分析原型风扇和叶片穿孔以后风扇的静特性和气动声学特性。结果显示:叶片穿孔后,在整个计算流量下,风扇的静压升稍有下降,但在最佳工况点时,风扇的静压升基本上和原型风扇相当;涡脱落位置更靠近叶顶;在出口区,涡流消失点向下游移动、涡量减弱,风扇的噪声整体减小,但在不同的频段噪声降低幅度不同,在35～45kHz频率范围内,噪声降低幅度最大。这些研究结果说明,在风扇最佳工况点下采用叶片穿孔方法来降低噪声的方法是可行的。     

叶顶间隙对小型轴流风扇气动性能的影响

影响小型轴流风扇气动性能的因素很多,叶顶间隙是一个非常关键的因素。利用CFD软件中RNGk-ε湍流模型和SIMPLE算法进行定常计算得出静特性,再利用大涡模拟(LES)和FW-H声学模型进行了非定常计算,得出叶顶间隙对风扇噪声的影响,并分析涡脱落现象。结果显示:四种叶顶间隙的静特性变化趋势虽然相似,但叶顶间隙为1.0mm的风扇模型静态特性较好;在z=0面上,叶顶间隙为0.75mm和1.0mm的风扇模型涡脱落现象比较明显;在叶顶间隙处,沿径向,小叶顶间隙涡脱落比大叶顶间隙早;离散噪声的峰值出现在基频和谐波频率处,并且在高频处声压衰减比较快。     

分流叶片周向位置对小型轴流风扇性能的影响

以五叶片的小型轴流风扇为原型,设计出3种不同周向位置分流叶片的模型,采用RNGk-ε湍流模型进行定常数值模拟,对比分析诸模型间的静特性、叶片表面静压分布和涡量分布,选出静特性最佳模型为最优模型对其进行非定常计算,研究其气动噪声性能。结果表明:小型轴流风扇中适当增加分流叶片可以提高静压系数和效率,3种带分流叶片模型叶片表面静压分布均匀,分流叶片可以抑制原型叶片尾缘涡脱落,分流叶片的最优的位置为流道中间,该最优模型前方100mm处的监测点的A计权声压级在各个频段均低于原型模型,功率谱密度峰值均出现基频处,且最优模型的峰值低于原型。研究结果可以为小型轴流风扇结构优化和降噪提供依据。     

分流叶片周向位置对小型轴流风扇性能的影响

以五叶片的小型轴流风扇为原型,设计出3种不同周向位置分流叶片的模型,采用RNG k-ε湍流模型进行定常数值模拟,对比分析诸模型间的静特性、叶片表面静压分布和涡量分布,选出静特性最佳模型为最优模型对其进行非定常计算,研究其气动噪声性能.结果表明:小型轴流风扇中适当增加分流叶片可以提高静压系数和效率,3种带分流叶片模型叶片表面静压分布均匀,分流叶片可以抑制原型叶片尾缘涡脱落,分流叶片的最优的位置为流道中间,该最优模型前方100 mm处的监测点的A计权声压级在各个频段均低于原型模型,功率谱密度峰值均出现基频处,且最优模型的峰值低于原型.研究结果可以为小型轴流风扇结构优化和降噪提供依据.     

小型轴流风扇内部流动特性研究

为研究小型轴流风扇的三维流场特点,选取5叶片和7叶片的两种风扇,利用Fluent软件中的RNGk-ε湍流模型对其进行定常流动数值模拟,对比分析两种叶片风扇的静特性和内部流动特性。结果显示:流量在0.006～0.010 5 m3/s,压力的变化不明显,在这个范围之外,压力随着流量增加而减小;风扇的进口全压先降低后增加,在1/2弦长处全压出现突变性增加;在叶顶间隙内,叶顶静压值随着半径的增加而增加;叶片吸力面静压值、涡强、速度值均较小,气流进入叶片后,沿流道速度逐渐增加,吸力面叶顶产生叶尖涡,叶尖涡撞击邻近叶片的压力面对气动噪声影响很大。     

基于内部流场分析的小型轴流风扇结构优化

采用孤立叶型设计法、CFD技术、遗传算法等理论,运用自编软件对某一轴流风扇轮毂比参数进行结构优化设计,优化目标为风扇流量。对比分析优化前后风扇内部流场,如风扇的静特性、叶片表面静压分布、子午面涡量分布等信息。由此验证优化方法的可行性．,并总结轮毂比参数对此风扇性能的影响。结果表明：优化后风扇叶片和轮毂表面减小了因涡流带来的能量损失,但叶顶间隙处的涡流增大,能量损失略有增大;在不同流量下,优化后风扇静压有不同程度的提高;优化后风扇的出口速度均比优化前大幅提高;风扇在额定工况下性能、静特性及内部流场都得到了很好的改善。     

叶片倾斜角度对小型轴流风扇静特性的影响

采用叶片周向倾斜设计法,改变一直叶片小型轴流风扇叶型,得到不同周向倾斜角的小型轴流风扇,并对其内部流场进行定常流动的数值模拟,分析直叶片、前倾斜叶片、后倾斜叶片等风扇叶型对气动性能的影响。模拟结果表明,采用叶片前缘倾斜设计可减弱附面层分离,改善风扇流动状况,从而达到提高风扇静压和效率的目的。     

微型轴流风扇优化设计系统的设计实现

设计高性能的微型轴流风扇,同时降低设计成本、缩短设计周期,是轴流风扇研究的主要目标.采用孤立叶型法、计算流体动力学技术和遗传算法相结合的策略,构建微型轴流风扇优化设计系统.该系统采用面向对象的设计方法和模块化的构造方法,采用C++及Open GRIP语言编写,并提供开放式接口,使系统易于完善和扩充.在此系统下可以实现微...     

尾缘形状对低压涡轮叶栅气动性能的影响

为减小高负荷低压涡轮叶型损失,提高低压涡轮叶栅气动性能,采用数值模拟方法研究尾缘形状对高负荷前加载低压涡轮叶栅L2F气动性能的影响.对比尾缘偏斜、增加尾缘厚度和Gurney襟翼对叶栅能量损失和流动的影响.结果表明:3种尾缘形状都能增加气流折转角,在低雷诺数时减小能量损失,在高雷诺数时增加损失,但总体上尾缘偏斜提高气动性能的效果更好.雷诺数为20 000、湍流度为3%时,尾缘偏斜能够减小16.5%叶栅能量损失,增加3.3%气流折转角.3种尾缘形状都使主流发生偏转,加速了吸力面边界层流动,抑制了流动分离,有利于减小损失;但尾缘改型增强了尾缘后流动掺混,会增加损失.     

尾缘射流式垂直轴风力机气动特性数值分析

为抑制翼型表面流动分离并提高风力机叶片气动性能,将可靠性较高的吹气射流技术应用于垂直轴风力机叶片尾缘。采用数值模拟方法分析不同尾缘射流角度对垂直轴风力机风能利用系数、力矩系数及单叶压力与整机涡量的影响。模拟结果表明:在最佳尖速比(2.63)时,10°射流可以有效降低翼型尾缘脱落涡频率,有效控制叶片尾迹效应,整机效率及运行稳定性均优于0°尾缘射流式垂直轴风力机;在较低尖速比时,风力机单叶力矩峰值均集中在120°相位角,尾缘10°射流对整机力矩系数有显著提升效果;在较高尖速比时,单叶翼型压力面存在较大正压区,风能利用系数最大可提高11%左右,气动性能明显优于无射流垂直轴风力机。尾缘射流降低了风力机叶片所需承受的轴向载荷,提高了风力机输出功率。不同角度尾缘射流均能有效降低叶片表面流动损失进而延缓流动分离,数值结果为尾缘射流式垂直轴风力机的工程应用提供了部分参考价值。     

高强度、低尺度紊流进气条件下低速轴流风机的噪声研究

详细描述紊流进气条件下低速轴流风机的气动噪声的试验和理论研究气动试验包括测量了三种不同紊流进气条件下风机进口的紊流强度、紊流尺度、风机叶片的尾迹宽度以及平均速度、压力等参数声学试验包括测量了风机排气端的总声级和１／３倍频程频谱理论上首次把尾涡脱落和进气紊流结合起来完整地研究了风机的宽频噪声，给出了轴流风机宽频源的声压谱密度函数的表达式，在计算叶片脉动力时，首次采用可分离的波数函数模型，使得计算过程大为简化理论和试验都表明，尾涡脱落和进气紊流同是风机的主要声源，相对而言，紊流进气对噪声的影响要大于尾涡脱落，其中紊流强度是影响风机噪声的最主要参数     

风扇级负荷对其进口总压畸变响应特性影响研究

基于不同转子级负荷下的风扇压气机叶排实验特性,应用畸变传递的矩阵分析模型,对不同级负荷下的风扇压气机转子叶排、静子叶排的容进口总压畸变特性进行了详细分析,初步建立了级负荷对总压畸变及其沿轴流压气机叶排衰减特性影响规律。计算结果表明,提高转子级负荷在设计工况附近能有效提高转子叶排容总压畸变能力,但在接近失速工况下其容总压畸变能力明显降低;不同转子负荷下其后静子叶排容畸变特性存在明显差异,这对合理选择风扇压气机设计级负荷尤为重要。     

对转式轴流风机内流的数值模拟

采用压力修正法（SIMPLE法）和混合H－D格式,结合K－e湍流模型,求解加权平均N－S方程,数值模拟了对转式轴流通风机内的流场,设计性能良好的对转风机有较好的流场,说明通过求解N－S方程是定性分析对转式风机性能的一种有效方法。     

动（静）叶可调轴流风机图形化监视系统的实现

详细阐述了动（静）叶可调轴流风机运行工况图形化监视系统的实现过程。确立了静态特性曲线数学模化的具体表达式。给出了一种根据现场有关实测参数，借助模型求取工作点流量和风机全压，以实现动态工作点监视的简便方法。     

轴流风机的理论与实验研究

对03—11型结构的风机进行了理论分析与实验测试,发现在轮轂后存在一个较大的涡流区,流体在这儿发生分离,叶片根部白白地消耗了动力,并使流动恶化,效率降低。改进了风机结构设计后,经测定可使风机效率提高2.8％,并给出了改进前后的无量纲特性曲线。     

基于参数化建模的动调轴流风机后导叶DOE优化

基于AutoBlade平台对R+S级动调轴流风机进行参数化,以后导叶出口气流角及弦长为优化变量,总效率和静压压比为优化目标,完成了气动设计后的R+S级动调轴流风机的三维DOE优化.原有的气动设计时的DOE优化方法,将轴流风机数值最优化方法与正问题流场计算相结合的DOE优化方法,能够实现多变量组合优化设计,实现二次流损失的有效控制.优化目标全压效率和静压压升分别提高了1.97％和0.056,并得到优化后的最优叶型.