BD6型对旋轴流风机性能预测及内流分析

本文对一种对旋式轴流风机,采用SIMPLE方法对其整机的性能预测,通过求解雷诺平均N-S方程,湍流模型采用标准的κ-ε模型,给出了分析采用的几何模型,网格划分方法以及最优设计点上的子午面,平均周向面上的内流分布特征.通过8个工况点性能预测与实验结果的比较,验证了所选用的CFD方法与模型对于预测对旋风机的性能的可靠性,这种方法能够为优化改进对旋风机的设计提供帮助.     

导流罩结构参数对轴流风机性能影响的仿真研究

针对轴流风机运行过程中,导流罩进出口局部损失降低轴流风机性能的问题。利用计算流体力学CFD,通过建立优化导流罩进出口外形模型进行仿真分析,研究了轴流风机风量随导流罩进出口弧度半径变化的规律,对比两种出口形状对轴流风机风量的影响,分析导流罩优化后轴流风机性能改善的原因。结果表明:圆弧角和渐扩式进出口均可提高轴流风机性能。导流罩入口弧度半径R~a为1/5时,700r/min转速下的风量增加30. 5%。导流罩出口为渐扩式管路时,存在一个最佳扩展角,使轴流风机风量优化达到最大。     

冷却用弯掠轴流风机气动噪声预测与试验分析

采用Navier-Stokes方程和标准k-ε湍流模型,对五种不同结构的弯掠轴流风机A/B/C/D/E进行稳态数值模拟,结合给定的性能要求筛选出B/E风机。以稳态流场为基础,采用大涡模拟(LES)与基于Lighthill声类比的FW-H模型相结合的方法对B/E风机进行非定常计算和气动噪声预测,并将预测结果与试验数据进行了对比验证。分析了以叶轮表面作为噪声源时B/E风机的涡流噪声频谱特性,研究了风机三维非定常内部流场中旋涡分布特性,并探讨了风机旋转区域内部声压级的分布规律。     

前缘弯掠影响子午加速风机内流的研究

本文采用三维Navier-stokes方程和k-ε两方程湍流模型,对前缘弯掠子午加速风机的内部流场进行数值分析。通过实验数据、设计参数与计算结果对比,验证数值方法模拟该转子内流场的可靠性。研究揭示了前缘弯掠叶轮的流动机制:前缘弯掠叶轮消除了基准叶轮前缘存在的回流,将端壁区域的低能流体吸收到叶片中部高能主流中,减弱了端部低能流体的聚集,从而减弱了流动损失和流动阻塞,前缘弯掠叶轮出口尾迹衰减比基准叶轮快。证明前缘弯掠改善了叶轮内流及前缘弯掠设计的有效性。发现弯掠叶片的静子在小流量工况,其叶片吸力面附近端壁的低能流体被主流携带往下游的二次流特征,改善了小流量工况下静叶的内流状态。     

高性能高负荷轴流压气机设计参数选取分析

高负荷压气机设计参数的选择由于超出了常规负荷压气机设计参数的选择区间,有必要进行系统的分析以确定其关键气动和叶片几何造型参数的选取原则,从而保证其综合性能能够达到较优的状态。本文首先通过数值模拟方法,建立了基于CDA叶型的覆盖高负荷压气机叶型设计参数选择区间的数值数据库,发展了一套高负荷压气机叶型的损失评估模型,并建立了针对高负荷压气机设计参数合理化选取的低维分析方法。在此基础之上,分析了不同负荷水平的压气机基元级关键气动和叶型造型几何参数对基元级性能的影响。重点分析了在确定级负荷水平下,基元级进口预旋、反力度和叶片稠度选择对压气机效率和裕度的影响,并以此为依据初步确定了这些参数在高负荷压气机设计时的合理化选择区间。研究表明,对于超高负荷设计的压气机基元级,静子的设计难度更高,对压气机效率和稳定性的影响更为明显。     

上下并联轴流风机室外机气动声学预测模型

本文基于CFD模拟方法,分析了空调器室外机上下并联轴流风机系统噪声源分布,建立了室外机气动声学预测方法.研究发现,上下并联轴流风机系统由宽频和离散频率噪声组成,宽频噪声是影响室外机噪声总声压级的重要因素.涡声分析表明,涡脱落噪声是宽频噪声的主要影响因素.基于CFD的叶片尾缘涡脱落噪声预测方法计算得到宽频声压误差为2 dB,考虑离散频率影响时,室外机A计权总声压级预测误差小于2 dBA.基于CFD的点源时域预测模型,捕捉到了上下并联轴流风机系统的离散频率噪声峰值,且在上下叶轮前二阶谐波处预测值与实验值吻合较好.     

油烟机内多翼离心风机的响应面优化设计

为改善油烟机的气动性能,提高最大风量工况下的整机全压,对油烟机内多翼离心风机的叶轮进行响应面优化。通过与实验数据对比,验证了本文数值模型的可靠性。使用Box-Behnken实验设计方法对叶轮的进出口安装角和轮径比进行响应面优化,结果表明,叶轮的进出口安装角和轮径比对风机全压均有显著影响;将不考虑油烟机辅助部件的简化模型与整机模型分别进行响应面优化并进行对比分析,结果表明简化模型的优化结果在整机模型中存在不适应性。对最终优化机型在不同风量工况下进行气动性能和噪音的实验测试,实验结果表明,油烟机整机全压在最大风量工况下提高了18.89 Pa,且在整个工况范围内,气动性能均显著提高,A声压级噪声没有显著变化。     

径向吸气室流动损失及出口气流畸变的影响

径向吸气室的内部流动损失及出口气流畸变是其影响离心压缩机性能的主要因素。为了进一步了解径向吸气室对离心压缩机性能影响的机理,本文针对上述因素对某工业用离心压缩机径向进气级开展了数值研究。研究表明,在该离心压缩机的正常运行区间内,径向吸气室的内部流动损失只会使整级性能下降,对下游叶轮和模型级的性能基本无影响;而吸气室出口的气流畸变不仅会使整级性能下降,更是导致叶轮及模型级性能下降的主要原因。希望通过本文的研究为径向吸气室的改进设计提供参考依据。     

CFD在双吸式离心泵优化设计中的应用

针对某双吸式离心泵流量和扬程达不到设计要求,效率偏低的情况,对该泵内部三维湍流进行了数值模拟,通过对泵内流场和总压变化过程的分析,找出了该泵达不到设计要求的原因,提出了切割叶轮进口以扩大进口面积的改进方案.对改进后的泵内部流场进行了数值模拟,并与改进前泵内流场数值计算结果进行对比,性能预测表明改进后的泵基本达到了设计要求.在此基础上,对改进后的泵进行了实验测试,结果表明上述改进措施是有效的,数值模拟方法为水泵的优化设计提供了有力工具.     

燃气透平末级叶片及扩压器的联合优化

本文基于iSIGHT优化软件包以及叶轮机械三维粘性CFD数值模拟软件包,采用包括全局探索式、梯度搜索 式优化算法以及近似模型的组合优化策略,对某燃气透平的末级叶型和扩压器外形进行了联合优化。优化后的透平末级与 扩压器部分的CFD预测效率提高了2.8％,同时扩压器的长度缩短了30.1％。