叶片切割对轴流风机性能影响的数值研究

叶片切割是解决实际风机裕量过大问题的一种简单而有效的手段。以OB-84型动叶可调轴流风机为研究对象,模拟叶片相对切割量为5%、10%和15%时叶顶间隙改变和不变情形下风机的性能曲线变化,探讨切割量、叶顶间隙对风机内流特征和性能的影响,得到切割前后风机运行工况点的关系式。研究表明,与原风机性能相比,叶片切割后全压和效率性能曲线均有不同幅度下移,叶顶间隙不变时在设计流量附近的性能优于叶顶间隙改变时的性能,过大流量下则相反;由于轴流风机参数裕量选择过大导致风机通常运行在设计工况点左侧,因此,轴流风机叶片的切割应保持叶顶间隙不变以保证其性能下降较小;叶顶间隙对切割前后的运行工况点关联式具有显著不同的影响,所得关系式可用于确定叶片的实际切割量,对轴流风机叶片切割改造具有重要的实际应用价值。     

安装角和切割量对矿用轴流式风机通风安全性的影响

轴流式通风机作为煤矿通风系统的核心,其不同的叶片安装角和切割量对风机运行时的工作安全有较大的影响。因此,对不同安装角和切割量情况下风机的运行特性进行研究。利用仿真分析软件建立了动叶可调轴流式通风机的三维分析模型,对风机叶轮叶片的安装角和切割量不同情况下的风机的全压性能、工作效率、熵产率变化情况进行研究。结果表明:当安装角相同时,切割量越大风机工作时的全压、效率越高,当切割量相同时,安装角越大,风机工作时的全压越高,风机效率的最高值向着大流量侧倾斜,风机运行的稳定性就越高,运行就越安全。     

轴流风机叶片展向结构变化对性能影响的数值分析

基于电站风机裕量普遍较高的现象,本文以OB-84轴流风机为对象,采用Fluent模拟了叶顶切割和轮毂加粗后的风机性能,分析了2种改造方式对风机性能、内流特征及轴功率的影响。结果表明:体积流量qv≥33 m3/s时,叶轮改造后的全压和效率均随叶高减小而降低,但轮毂加粗后的风机性能优于叶顶切割情形;qv<33 m3/s时,2种改造方式均可使不稳定区变缓甚至消失;叶轮改造后动叶总压升系数小于原风机,但导叶扩压能力增强,且叶轮改造能改善中小流量下风机噪声特性;叶顶切割后,轴功率均小于原风机;在高于设计流量下,与原风机相比,轮毂加粗后的轴功率呈减小趋势,但叶顶切割方式的降幅更大。     

串列叶栅叶片周向相对位置对风机性能的影响

针对一款轴流式子午加速风机,利用数值模拟的方法,研究了串列动叶前后叶片在不同相对周向位置下的风机性能。通过分析得出了改变串列动叶前后叶片周向相对位置,可以降低风机的流量和压比,其调节效果相当于降低风机转速;且注意到串列动叶前后叶片周向相对位置,对风机稳定工作范围有较大影响,合理选择串列动叶前后叶片周向相对位置,可以有效扩大风机的稳定工作范围。     

动车组用冷却风机的开发研究

近年来,随着我国高铁事业的迅速发展,国产化需求迫切,针对车上冷却系统中冷却风机进行设计和研究,通过相似理论计算和试验方式,测试得到风机的各项性能数据。从风机直径、叶片数量、宽度和轮毂比的特性对风机的性能对比分析研究,最后成功地研发三款不同要求的风机产品。试验证明,在一定范围里加大叶片宽度以及增加叶片数量能够增强风机的流量和压力,降低轮毂比,能加大风机的流量但使得风机的抗阻能力降低。     

双凹槽叶顶结构下的轴流风机性能及叶片振动特性研究

叶顶采用双凹槽结构是一种通过有效阻碍叶顶泄漏流进而改善叶轮性能的措施之一。基于FLUENT数值模拟软件,以OB-84型动叶可调式轴流风机为研究对象,模拟风机在原叶顶及三种不同开槽深度的双凹槽叶顶下的性能,探讨间隙内部及其附近泄漏流场变化及损失分布特征;并利用ANSYS有限元动态分析模块校核原叶顶及双凹槽叶顶时叶片的振动特性。研究表明:双凹槽叶顶结构改善了泄漏流场的分布,阻碍了泄漏流的发展,削弱了泄漏流与主流的掺混;采用双凹槽叶顶结构后风机性能发生显著变化,设计工况下风机全压有所下降,同时效率得到一定程度的提高;开槽深度对风机性能的影响在设计流量附近较为显著,而在大流量下对风机性能影响较小;设计工况下叶顶开槽深度为3 mm时风机具有最优的性能,效率较原风机提高了1.05%,喘振裕度也有所改善。叶片振动特性的校核结果表明双凹槽叶顶下叶片各阶固有频率较原叶顶时均有所增加且避开了叶片通过频率,即采用双凹槽叶顶结构不会引发叶片共振。     

不同叶片切割量下机电类风机的工作特性研究

叶片切割量是机电类风机的一个关键参数,直接关系到风机运行时的效率和稳定性,为了研究不同风叶切割量情况下的风机运行特性,采用FLUENT流体仿真分析软件,对轴流式通风机在不同叶片切割量情况下的工作特性进行分析,结果表明叶片的切割量对风机工作时的全压和效率有显著的影响,为了确保风机在常用的工作区间稳定运行,叶片切割量应保证风叶的叶顶间隙不变.     

弦向掠叶片对动叶可调轴流风机性能影响模拟

叶片弦向弯掠技术是提升轴流风机气动性能的有效手段。针对带后置导叶的OB-84型单级动叶可调轴流风机,利用Ansys数值软件,对比叶片掠设计前后风机的性能曲线和内流特征,开展静力结构特性分析并进行了噪声预估,探究了前掠角度在不同动叶安装角下的影响。结果表明:设计安装角下,前掠叶片能有效提高叶轮做功能力和导叶扩压能力,减少泄漏损失,提升风机整体性能,在小流量侧和大流量侧效果更明显;设计流量下前掠8.3°性能最优,全压和效率分别提升2.1%和1.68%,但气动噪声有所增大;叶片掠向改型后虽变形增大,但仍满足材料强度要求;在变安装角下,前掠叶片风机性能均有所降低。设计安装角下所得最佳前掠角度适用于长期带基本负荷的轴流风机。     

基于神经网络和遗传算法的轴流风扇优化计算

已知的环控系统再循环风扇为小流量、高转速、小尺寸的轴流风机.通过改变机匣间距和叶片数得到不同的风机模型,利用ANSYS软件中的CFX模块,模拟了这些风机模型的性能曲线和全压效率曲线.风机的全压效率随机匣间距和叶片数是非线性变化的,仅由拟合函数方式产生的结果误差较大,不能满足设计要求.针对上述问题,采用BP神经网络和遗传算法,通过寻优计算得到风机全压效率最高时风机的叶片数和机匣间距.     

T40风机最佳轮毂比数值优化分析

本文运用CFD数值模拟技术,针对T40风机,通过不同轮毂比方案进行流场结构与气动特性的比较分析,结果表明：在推荐轮毂比范围内,轮毂比跟压升和效率几乎呈线性递减关系,最高效率点出现在轮毂比0.35处,T40风机效率值仅处于中间水平;叶片扭曲轴线处和叶顶部分承受了最大载荷,轮毂比0.45时叶片负荷最小;轮毂比0.325时,周向平均径向速度分布出现明显＂畸变＂。     

非对称可逆轴流风机S型翼型的设计与性能研究

S型叶片是可逆风机中较理想的叶片型式.在前人研究的基础上,本文采用NACA系列叶片作为原始翼型,设计出多种新型不对称双头双机翼S型翼型.分析这几种可逆式轴流风机翼型的数值模拟结果,比较流场分布规律,寻找到一种适合于设计工况下正、反双向吹风的地铁用可逆式轴流风机翼型.     

叶片后缘加厚对轴流风机性能的影响

为解决NACA65系列翼型叶片后缘轮廓线内切圆半径收敛至0引起的铸造工艺问题,采用三次多项式函数生成叶片后缘厚度函数,精确调整叶片后缘末端厚度.基于Ansys软件对不同叶片后缘厚度的风机进行流体仿真,并分析其气动性能与静力结构特性.结果表明叶片后缘增厚使得叶片附面层分离损失增加,尾迹与叶栅主流区的掺混损失增大.叶片载荷...     

完全可逆轴流风机的设计与优化

针对可逆轴流风机S型叶片正反向运行损失较大,效率难以大幅度提高的问题,本文分析了组合叶栅相对于S型叶片的优势,采用组合叶栅的构想设计组合叶片可逆风机;采用可控涡扭向规律的设计方法设计出高效轴流风机单转子;为了探索可逆风机组合叶片设计中前后排叶片的相对位置对风机总性能的影响,对组合叶片设计进行了基于不同轴向和周向位置的布局探索,共建立了16套不同的转子模型,并进行详细的数值计算和分析对比,得出了可逆风机组合叶片设计前后排叶片布局的最佳方案,最终得到的完全可逆风机的性能满足要求,正反风效率均在85%以上。同时,由于前后排叶片的完全对称布置,保证了风机正反风性能的完全可逆性。     

板型及机翼型对旋轴流通风机气动性能测试及比较

采用模型性能试验方法，对板型及机翼型叶片的对旋轴流通风机的气动性能进行了比较，通过测量这两种叶型的风机在不同叶片安装角下的流量、全压及轴功率，得到了叶片型线及安装角对风机气动性能的影响规律。试验结果表明机翼型叶片在全压效率、稳定运行范围及高效运行范围比相应的板型叶片具有优越性；在设计工况附近，机翼型风机的第一级叶轮安装角对气动性能的影响较大，而板型风机的第二级叶轮安装角对气动性能影响较大。     

扭曲叶片贯流风机流场及扭曲角对性能的影响研究

研究了电壁炉用贯流风机在扭曲叶片下的三维内部流场,数值比较了不同扭曲角对贯流风机出风口体积流率的影响,从而得到贯流风机叶轮在一定转速下,叶片扭曲角取60°时,风机出风口风量最大,性能最优.通过自建的贯流风机性能参数检测台,实验测试了扭曲叶片贯流风机出风口平均风速和直叶片贯流风机出风口平均风速大小,并且和数值计算结果基本吻合.为贯流风机叶片优化设计提供了重要的理论基础.     

轮毂间隙对轴流风机性能和流场影响的数值与实验研究

采用实验和数值模拟的方法,研究了有、无转、静子间轮毂间隙的轴流风机的性能和流场,考察了轮毂间隙对风机性能和流场细节的影响。结果表明:轮毂间隙对风机性能的影响很大,使风机全压和静压都有较大幅度的下降;转子中的流动稍有改善,但静子中流动大幅恶化;由泄漏流引起的回流、分离和旋涡等使静子中靠近轮毂处流场十分复杂。     

新型地铁风机动叶安装角度的变化对风机性能的影响

对带有前后对称导叶的新型可逆轴流风机的内部流场进行了数值模拟,设计了4种可逆轴流风机并进行了新型可逆轴流风机的性能预测和流场分析,得出了动叶安装角的变化对可逆轴流风机性能的影响,随着叶片安装角度的增加,风机的最高效率增大,最高效率点对应的流量也相应增大,同时风机在较大的工况范围内均能保持较高的效率和压升.     

S型叶片可逆式轴流风机的全三维优化设计

可逆风机在正向与反向送风时,都希望具有良好的气动性能。由于几何形状完全对称,S型叶片是可逆风机中比较理想的叶片。以NACA4数字系列叶型的前半部分为雏形,构造出气动性能良好的S型叶片。用三维雷诺平均Navier Stokes方程的计算流体力学方法,将叶型参数、扭转角和安装角作为设计参数,应用正交优化方法,对S型叶片的可逆式轴流风机通流部分进行优化设计,在满足风量、风压要求的前提下,获得最高的流动效率,取得了良好的设计效果。     

离心风机不同叶片型式下的气动性能研究

本文针对风机叶轮内流动损失问题,设计加工了4种不同型式的叶片,并通过试验对比分析了各型式叶片对风机气动性能的影响.测试结果表明:改进叶片形式可有效改善叶轮内流动,改进风机结构,提高运行效率.     

对后向离心风机圆弧叶片的新认识

通常认为圆弧叶片的加工简单,但流动性能差,在后向离心风机已很少应用, 但近来发现,有些圆弧叶片能有85％以上的整机全压效率.为此,本文对4个不同型号的后向离心风机采用圆弧叶片和现在常用的等当量扩张角流型叶片进行整机性能数值预估对比,结果表明:上凸圆弧叶片性能良好,但下凹圆弧叶片性能差.