多翼离心换气扇CFD模拟及参数优化

摘要

本课题来源于广东省产学研项目“新型高效节能低噪型换气扇的开发及产业化”(编号2010B090400446),多翼离心风机和普通离心风机相比具有大轮径比,流量系数大,噪声低等优点,广泛应用于厨房、宾馆酒楼等通风换气及抽油烟机和空调行业。但其效率较低,换气扇的能耗在建筑通风和空调行业耗能的比重比较大,所以提高多翼离心风机的性能具有十分重要的意义。
　　另外采用传统的研究方法,则会增加产品开发代价和开发时间,因此基于CFD数值模拟成为研究多翼离心风机的一个重要方法。本文以某型号多翼离心换气扇为研究对象,并对多翼离心换气扇模型进行改造,在GAMBIT中对换气扇模型和改造后的模型进行处理和网格划分,用FLUENT对该多翼离心换气扇进行模拟计算,并通过试验验证了此计算方法的适用性。
　　对换气扇某工况下的流动进行了具体的分析研究。结果表明:在叶轮的前盘位置附近处,存在有明显的回流现象,在进气栅内的边缘处也存在有明显的漩涡现象,对叶轮进出口和蜗壳内部流动的研究也表明换气扇内部流动情况非常复杂。对大小流量两种工况的流动进行了对比分析,结果表明在小流量工况下蜗壳蜗舌附近位置处回流现象比大流量下的要严重。
　　文中对多翼离心换气扇进气格栅、叶片数目和蜗壳进行优化,并进行了相同的数值计算。结果显示:原模型的进气流分布不均匀,方形和圆形进气格栅的性能要优于原格栅;对叶片数目的计算结果表明叶片数取44时,流道中漩涡区较小且和原模型的性能相当;对叶轮安装位置的改进表明:原有换气扇叶轮中心和蜗壳的相对位置不是最佳位置,优化后的蜗壳与叶轮的相对位置使换气扇的压力提高。噪声是换气扇的一个很重要的参数,噪声的大小直接决定着换气扇的优劣。本文对噪声利用噪声测量仪进行了测量,得到了指定接收点位置的噪声级大小。

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1 绪论

1.1课题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题来源及主要工作

2 多翼离心换气扇数值计算

2.1 概述

2.2流体域生成及网格划分

2.4 流体力学控制方程

2.5 湍流模型

2.6 本章小结

3 模拟结果及分析

3.1 计算结果的实验验证

3.2 流量为100 3m /h的流动分析

3.3 不同工况流动分析

3.4 本章小结

4 结构参数调整

4.1进气栅的调整

4.2叶片数的调整

4.3蜗壳型线的比较

4.4叶轮安装位置的调整

4.5噪声测量

4.6本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献