仿鸮翼前缘蜗舌对多翼离心通风机气动性能及内流特性的影响

摘要

双吸式多翼离心通风机应用广泛，更有结构紧凑优点。风机蜗舌部分气流冲击明显，蜗舌的形状和安装角度影响着蜗舌处的能量损失和蜗壳内流循环情况，进而影响风机气动性能。　　本文通过数值模拟，对不同流量工况下风机内部流动的观察，发现叶轮一蜗舌干涉对风机内部流场影响明显。在非设计工况下，内流情况复杂，压力脉动情况不止受叶轮通过频率影响，在大周期上有更明显的由失速引起的波动。改进设计中有必要考虑非设计工况下风机的气动性能。　　为了改善不同流量工况下的风机的气动性能，将仿鹗翼前缘蜗舌应用到多翼离心通风机上的同时，对不同蜗舌安装角度的风机模型在不同流量工况下进行数值模拟。研究发现，在不同流量工况都存在气动性能最佳的改进风机模型。仿生蜗舌的应用有利于缩小风机蜗舌压力突变区域，有利于改善蜗舌间隙的流动稳定性。本研究提出了一种改进的基于非定常结果的定量地评判蜗壳内流循环的方法，来研究仿生蜗舌的应用对风机内流循环情况的影响，并验证了其有效性。进一步，分析了仿生蜗舌的安装角度对评价内流循环的三个参数（蜗壳循环系数、回流系数及轴流系数）的影响。然后，在能量损失和有效循环流动两个方面解释了多翼离心通风机在不同蜗舌安装角下气动性能表现不同的原因。

目录

声明

摘要

1．1研究的背景和意义

1．2国内外研究现状

1．2．1离心风机内部流动特性的研究

1．2．2风机蜗舌处流动特性研究及改进设计的研究

1．2．3仿生蜗舌的研究

1．3本文研究的主要内容

2．1引言

2．2原始风机模型的描述

2．3双吸式前向多翼离心通风机风机数值计算方法

2．3．1计算模型及网格的划分

2．3．2控制方程及湍流模型

2．3．2定常计算的边界条件及求解方法

2．3．3非定常计算的边晃条件及求解方法

2．4实验验证

2．5主要参数计算

2．6本章小结

3．1引言

3．2风机内部流动特性分析

3．2．1叶轮内的气流流动

3．2．2叶轮-蜗壳蜗舌干涉对风机内流场的影响

3．3风机非定常流动特性分析

3．3．1不同流量工况下的压力脉动情况

3．3．2小流量工况下失速状况的初步探究

3．4本章小结

4．1引言

4．2仿鹗翼前缘蜗舌的设计

4．3仿鹗翼前缘蜗舌对风机气动性能影响

4．4蜗舌安装角度对风机内部流场的影响

4．4．1分析截面的选取

4．4．2大流量工况下风机内部流动情况

4．4．2小流量工况下风机内部流动情况

4．5蜗舌安装角度对风机蜗壳静压分布的影响

4．6本章小结

5．1引言

5．2一种改进的基于非定常结果的风机内流循环评判方法

5．2．1评判方法中系数的定义

5．2．2评判方法的有效性验证

5．3仿鹗翼前缘蜗舌的安装角度对风机内流循环情况的影响

5．3．1蜗舌安装角度对蜗壳循环系数的影响

5．3．2蜗舌安装角度对蜗壳回流系数的影响

5．3．3蜗舌安装角度对蜗壳轴流系数的影响

5．4蜗壳出口出流分布情况

5．5本章小结

6．1工作总结

6．2展望

参考文献

攻读学位期间研究成果

致谢