风机气动性能数值模拟的地位和技巧（一）

结合笔者近年来在高性能风机现代设计方法及风机新产品研制中的体会,阐述了数值模拟在风机这一应用领域的特殊地位,同时就如何得到正确可靠的数值模拟结果介绍了在建模、网格生成、后处理等方面的一些重要技巧,希望对有这方面应用需要的有关技术人员有所帮助和参考。     

小型轴流通风机中叶片周向弯曲影响气动性能的数值模拟

以小型低压大流量通风机为模型,通过对其内部流场的三维数值模拟,说明了叶片不同周向弯曲对其气动性能的影响,分析了叶片弯曲带来这些影响的原因.结果表明:在小型低压大流量通风机的内部流动损失中,通流损失部分所占比例大于二次流损失部分,因此降低其通流损失是降低小型低压大流量通风机内部流动损失的一个有效办法;推荐在小型低压大流量通风机的设计中采用叶片的适度前弯,此时压头和效率与径向叶片差别不大,但有利于扩大叶轮的稳定性.     

轴流通风机气动性能诊断技术

应用全三维Ｅｕｌｅｒ方程数值解这种ＣＦＤ工具，在Ｃ－Ｈ网格中求解整个风机的全三维流场。据此来诊断风机气动设计，以仿ＮＡＣＡ某高压高效风机为例进行了诊断，结果表明此技术在风机设计，验算中具有很大的实用价值。     

对旋轴流通风机气动性能的数值预估

对某商用对旋轴流通风机设计工况附近多个工况,分别采用单通道定常流和整机非定常流模型进行了气动性能的数值预估,并和实测结果对比,探讨了这两种数值模型用于对旋轴流通风机气动性能预估的可行性.     

对旋轴流通风机内流数值模拟及性能预测

详细介绍了数值分析的求解过程与方法，给出了求解的网格、边界条件以及两对转叶轮中界面上的数据传输处理方法，利用数值模拟预测了整机的外部气动性能，分析对比了对旋风机前后两级叶轮的功率特性，为两级叶轮的匹配提供了数值实验依据。     

离心风机叶轮气动性能及噪声优化研究

基于CFD数值仿真优化设计方法,以某型高效离心通风机叶轮为研究对象,从气体流动机理出发,对前盘结构进行优化设计,旨在提高风机气动性能,降低风机气动噪声。结果表明,对该型离心通风机,通对对叶轮前盘优化,效率增加1.7%,全压增加2.1%,A计权声压级降低1.5dB(A)。通过样机制造及试验测试,优化后的机型全压效率为79.5%,A计权声压级为73.3dB(A),比A声级为7.6dB(A)。     

偏航对风力机气动性能影响的数值模拟研究

采用基于滑移网格模型的三维非定常数值模拟方法,对NREL Phase Ⅵ风力机在轴流工况下的气动性能进行计算,并与参考文献提供的实验值进行比较,验证了方法的可靠性。然后对该风力机在偏航工况下的尾迹结构和气动性能进行计算,结果表明:偏航工况时,风力机尾迹呈现明显的偏斜特性,且尾迹区的速度恢复比轴流工况慢;旋转周期内,叶片根部和中部受偏航入流的影响较大,导致叶片表面压力变化较大且吸力面流动分离严重,而叶尖区域受偏航的影响较小。计算结果能够为研究风力机的动态失速以及风场中风机群的优化布置等问题提供指导。     

风力发电机叶片气动特性数值模拟

建立小型风力发电机叶片的三维流场模型,运用流体软件(FLUENT)分析旋转叶片在不同风速作用下的流动特性及气动特性的变化规律。结果表明:随风速的增大,叶片失速现象越严重,叶尖处的压强和流速均达到最大值;同时,风力发电机输出功率增大,叶尖速比和风能利用系数都减小。利用风能实验平台对小型风力发电机进行了实验测试,将所得数据与数值模拟结果进行对比分析,验证了数值模拟方案的准确性和有效性。     

前向多翼离心通风机性能改进数值模拟

利用计算流体力学（CFD）软件Fluent，对一前向多翼离心通风机的内部流场进行了数值模拟，并对计算得出的全压、流量以及全压效率和试验值进行了比较，验证了数值模拟的可靠性。同时，对其叶片数、叶片进出口安装角、蜗舌深度等几何参数的不同变化作了对比模拟，从中得出优选结果。     

利用三维数值模拟改进离心通风机设计

用三维数值模拟的方法，对离心通风机叶片进口角、叶片数和叶片进出口宽度比进行优化设计。分析它们对风机性能的影响，并有实验证实。结果表明，这些优化值与传统的经验数据差别很多，对风机性能影响也很大。     

通风机内部流场和性能的数值模拟及其分析

利用商业计算流体力学(CFD)软件Fluent对某小流量高压离心风机的空气动力性能和三维流场进行了数值模拟.为了更好地与试验测试数据进行对比,建立了基于GB/T 1236-2000标准试验装置的物理模型.通过数值计算与试验结果的分析比较,表明数值模拟计算方法是可行的.     

后置导叶式轴流通风机内部流场数值模拟及性能预测

以后置导叶型轴流通风机为模型，采用CFD方法对风机内部流场进行数值模拟，揭示了其内部流场的基本特征，进行了性能预测；并与其气动性能进行了对比分析。结果表明：采用CFD方法进行性能预测有较高的精度和可靠性，同时可为内部流动优化提供依据。     

双进气后向离心风机的气动性能数值模拟及其改进

首先对某双进气后向叶片的离心风机性能进行试验和数值模拟对比,验证数值模拟结果的精度及有效性;然后在叶轮前盘、轮盘形状和叶片数都相同的情况下,分析了改进叶片型式风机的性能变化。数值模拟结果表明,改进方案风机的全压更高、效率更高,尤其是在大流量区,效率提高5%以上。     

水平轴风力机叶片翼型的气动特性数值模拟

为了直观形象地探讨水平轴风力机叶片翼型的气动特性,利用计算流体力学软件FLUENT对水平轴风力机叶片常用翼型FFA-W3-211,FFA-W3-301和NACA63-215进行了数值模拟,并与试验数据进行对比和分析,验证数值模拟的可靠性。有利于了解风力机翼型的气动性能,为风力机叶片翼型选型和叶片翼型设计和研发提供重要依据。     

小型垂直轴风力机翼型气动性能的数值模拟

风机翼型作为叶片外形设计的根本,对叶片的空气动力特性、质量以及整个风机捕获风能的能力有着重要的影响。利用FLUENT流体仿真软件对翼型进行数值模拟,使用RNG k-ε和SST k-ω湍流模型模拟得到翼型随攻角变化的升阻力系数曲线,并与试验数据进行对比,得出SST k-ω湍流模型更为准确。对风机叶片翼型进行气动数值模拟计算和分析,有助于深入了解翼型的气动性能,为风机翼型的气动特性研究提供理论基础。     

基于数值模拟的离心风机性能优化

以某纺织机械吸纱用的离心风机为研究对象,采用数值模拟的方法,通过更换叶轮翼型以及改变叶片的安装角,以评估风机性能的变化。数值结果显示,更换叶轮翼型和改变叶片的安装角均能改善风机的性能,提高效率,更换叶轮翼型时效果更佳。     

硫酸风机装置性能的数值模拟及扩能

根据硫酸工序中风机系统的配置及风机能力不能满足生产需求的实际状况,对装置性能建立了数学模型,找出了影响性能发挥的因素,为硫酸风机装置性能满足使用要求提供了具有良好性价比的技术处置途径。     

风力机动态偏航时对风轮气动性能影响的数值模拟研究

本文是对动态偏航风力机输出功率和风轮表面的压力分布进行了研究。以某S翼型风力机叶片为研究对象,采用有限元方法,模拟叶片在额定工况下以10°/s的旋转速度从正对来流风开始顺时针匀速偏转30°。在动态偏航过程中取10°,20°两个偏航角位置时的风轮表面气动力及5°,10°,15°,20°,25°,30°六个偏航角下风轮的输出功率分别进行气动力及输出功率对比,结果发现:同一偏航角下,风力机动态偏航时,三支叶片间存在不平衡气动力;同一偏航角同一叶片相同径向位置,风轮动态偏航时压力面与吸力面的压强差小于风轮静态偏航时压力面与吸力面的压强差。风力机发生动态偏航时,风力机受气动力变化幅度较大,输出功率会较大波动。     

通风机气动性能测试程序的开发与应用

描述了依据新标准编制的性能试验程序ＦＡＮ３．０。介绍了软件设计的基本思想和Ｃ型（进气）试验输入数据的程序结构。分析了性能计算模块和Ｂ型（出气）试验流量的部分源程序。给出了曲线绘制程序的流程图并简介其编制方法。在附录中提供了性能计算结果和工线输出样式。     

叶型升力和阻力系数的数值模拟

讨论了用数值模拟技术确定叶型升力和阻力系数的方法。以平板圆弧叶型为算例，在攻角为－２６°～＋ｌ０°的范围内确定了不同攻角所对应的升力系数和升阻比。与试验数据的对比表明本技术的预测精度很高。