电站离心风机旋转失速机理分析及处理对策

介绍了离心风机旋转失速的产生机理,对离心风机吸力侧和压力侧旋转失速形成原因进行了分析,并且对风机失速状态下的振动特性和发展过程进行了描述,揭示了离心风机失速的发展规律,提出了预防措施.     

离心风机旋转失速状态下的流体动力学特征

基于节流阀函数及Navier-Stokes方程,对电厂常用的G4-73型后向式离心风机的旋转失速现象进行了非定常数值模拟。结果表明,失速先兆呈现明显的模态波形,存在一个传播速度为62.9%wr的失速团。风机失速频率为14.15 Hz,与实验结果一致。分析旋转失速发生前后4个典型时刻的流场动力学特征,并研究失速团的周向传播规律,相对坐标系下失速团沿着与叶轮相反的旋转方向传播。失速区全压波动曲线的规律研究揭示了失速团的相对位置及传播速度是影响风机全压波动及其频率的根本原因。研究结果对旋转失速故障的预估及主动控制具有重要意义。     

离心风机旋转失速时频特性及渐进过程分析

由于现代电站机组容量不断扩大,运行工况不断复杂化,越来越多的电站风机运行负荷不稳定,再加上管网阻力特性变化,使得风机极易出现旋转失速而引起振动,从而造成事故隐患。利用国内电站广泛应用的离心风机,进行了旋转失速实验,提取风机从正常状态到旋转失速发展过程的压力信号,运用Fourier变换以及小波包分析对压力信号的时频特性以及失速渐进过程进行了分析,并给出了分析的结果。     

基于STAR-CCM+的窗机空调离心风机降噪研究

文章利用数值模拟的方法对离心风机的流场特性进行仿真,对其气动噪声进行模拟,获得了原模型风机的流场特性和气动噪声特性,并通过实验验证了数值模拟的正确性;根据计算结果,对原模型风机进行了优化设计,提升了离心风机的气动性能,降低其气动噪声,并进行实验测试了原模型与改进离心风机的性能,最终室内侧离心风机噪音降低3.5dB。     

轴向间距对轴流风机失速流场特征影响

轴向间距作为轴流风机重要的结构参数,研究其对旋转失速的影响机制具有重要意义。本文采用Realizable k-ε湍流模型,利用Fluent软件对不同轴向间距下风机旋转失速非定常演化过程进行数值模拟。结果表明:在近失速工况下叶片压力面前缘和后缘静压系数沿气流方向迅速减小;叶顶区域先于其他叶高区域出现失速先兆,失速先兆占据的流道随轴向间距的增大而增多;风机进入旋转失速后,大轴向间距下高湍动能区域的面积增大、数目增多;第二级动叶内相对应位置处,压力随轴向间距的增大而减小。     

G4-73型离心风机叶片翼型失速特性的数值研究

由于电站常用的G4-73型离心风机在气流掠过翼型时流速较低,雷诺数与航空翼型的差异较大,因此有必要对G4-73型离心风机翼型失速性能进行研究。对翼型附近网格采用局部加密,运用FLUENT软件对不同冲角下气流的流动情况进行了数值模拟,发现风机叶片翼型失速发生在非工作面。通过分析冲角与分离点位置的关系,以及由失速区域的流动情况得出:为保证风机安全运行,冲角应小于-20°;大冲角的情况下,处于翼型吸力面在X方向上相对翼型总弦长C的位置X/C=0.5处的漩涡最强烈,此漩涡将危及风机的安全运行。     

动叶异向偏转对轴流风机失速的影响

采用非定常数值模拟的方法捕捉失速现象,研究失速机理,所选择的对象为动叶可调式轴流风机,模型一的动叶安装角正常,模型二存在两个偏转角度为-9°和+9°的异常叶片。通过计算可以得知:两只异常叶片改变了同流量下风机的出口静压,但未改变风机运行的稳定范围。同正常叶片的失速变化过程相同,异常叶片的风机也会沿着失速预兆的发生、发展、合流,直到最终变成完整失速团这4个步骤。+9°异常叶片吸力面顶部是失速先兆的源头,而-9°异常叶片附近的流场相对平稳。异常风机产生失速先兆时刻的湍动能峰值较正常风机低72. 7%,形成完整失速团时刻的湍动能峰值较正常风机低41%,可见,异常叶片不但使失速先兆出现的时间前移,还减少了失速团的演化周期,该结论扩展了异常叶片影响失速变化过程的理论。     

一种高效节能轴流风机的试验及计算(Ⅱ)─—旋转失速工况性能

具有相同的几何参数和气动参数的两台弯掠动叶和径向动叶轴流试验风机（弯掠动叶弦长在中径处加长20．4％），在相同的转速条件下，进行变工况旋转失速前后气动－声学性能的实验研究。实验结果表明：弯掠动叶在旋转失速工况下性能曲线平坦，并且其旋转失达特征参数明显不同于径向动叶。弯掠动叶试验风机的噪声值和噪声频谱表明：弯掠动叶具有低噪声的特点。并通过对比分析多种旋转失速工况的气动噪声计算方案，得到了适于计算弯惊动叶旋转失达工况的气动噪声计算方法。上述实验研究和计算方法为轴流风机的改进设计提供了可靠的依据。     

第一级单个动叶安装角异常对两级轴流风机旋转失速的影响

以某电站两级动叶可调式轴流风机为研究对象,基于节流阀UDF函数和SST k-w湍流模型,对轴流风机第一级动叶轮中单个叶片异常偏转角度分别为+6°和-6°时的旋转失速现象进行数值模拟。计算结果表明:当轴流风机第一级动叶轮中存在叶片安装角异常时,会引起风机提前进入失速,动叶异常偏转角度为+6°和-6°时,轴流风机失速裕度分别为21.06%和20.93%,较叶片正常偏转时分别降低了6.73%和6.86%;第一级单个动叶安装角异常对两级轴流风机失速诱发起始位置及失速类型几乎没有影响,与动叶正常偏转时相同;第一级动叶轮内单个叶片安装角异常对两级动叶轮内由失速先兆演化为失速团的三维非定常演化过程具有重要影响。研究结果进一步丰富了对多级轴流叶轮机械旋转失速复杂流动现象的认识。     

旋转域网格对多翼离心风机CFD仿真结果的影响

计算流体力学（CFD）仿真是多翼离心风机优化和研究的重要手段,风机旋转域几何处理细节、网格类型等都将会对CFD仿真计算结果产生一定影响。研究首先对同一叶轮划分不同的网格,并计算不同网格条件对CFD计算结果的影响,其中网格条件主要包括不同的网格类型：六面体网格、混合网格,有、无边界层网格,以及旋转域是否扩展;然后通过一个优化实例分析了造成仿真结果误差的原因。研究结果表明,无细化边界层网格、旋转域扩展均会导致仿真结果偏差,研究案例中的多翼离心风机模型经修正后,风量仿真结果与实测结果最大差值由4.40%降到0.73%。研究对提升多翼离心风机仿真的准确性具有重要意义。     

叶轮和扩压器几何参数对离心压缩机末级性能和失速的影响

无叶扩压器的旋转失速限制了离心压缩机的运行范围。已有的失速预测模型在应用于压缩机末级时会产生较大的偏差。对于高压场合下通常采用的叶轮，因其叶片出口宽度和半径比很小，偏差则更加明显。该文利用文献中的实验结果，建立了基于小波神经网络的失速和性能预测模型；并分析了几何尺寸对压缩机稳定性和设计点效率的影响。研究结果表明：叶轮出口无量纲宽度不同，扩压器尺寸的影响表现也不同。扩压器的收缩形状，对临界角和性能的影响较小。分析的结果对于高压压缩机末级的设计具有一定的指导意义。     

隔爆型高压三相异步电动机离心风扇流场分析

通过对隔爆型高压三相异步电动机离心风扇(以下简称风扇)进行流场分析,揭示其内部流动规律,为该类电动机冷却风扇优化设计提供理论依据。提出有效措施降低旋转噪声和涡流噪声,从而降低电动机的振动和噪声。     

离心式引风机气流吹灰的数值模拟

利用商业软件Fluent对离心式引风机内部流场进行数值模拟,以N-S方程和RNG k-ε模型为基础,采用拉格朗日颗粒轨道模型,得到离心式引风机内颗粒沉积情况,采用气流吹扫方法,并比较不同吹扫速度下的吹扫效果,为解决颗粒沉积提供一定的参考.     

基于OpenFOAM的离心压气机流场数值研究

基于开源平台OpenFOAM建立离心压气机数值计算程序,分别使用SSTk-ω和Spalart-Allmaras两种湍流模型对带无叶扩压器的离心压气机进行了全流道数值模拟,从压力、速度、熵产等多个角度分析了离心压气机内部流场特性,探究了不同湍流模型对数值模拟结果的影响。结果表明:SST k-ω能更好地反映二次流、涡流、流动分离等现象,Spalart-Allmaras湍流模型中叶轮射流-尾流影响较大;由间隙泄漏流引起的低速区从叶顶前缘逐步发展到叶顶尾缘,最后进入无叶扩压器进行增压降速,形成了流动损失,降低了离心压气机效率;离心压气机内部高熵区主要集中在轮盖侧,轮盘侧相对于轮盖侧熵值较小,离心压气机流道内部熵值随叶高增加而增加。     

大型离心泵驼峰不稳定特性改善技术研究

大型调水工程泵站的水泵型式常采用离心式,而低比转速离心泵在小流量工况下易产生驼峰,引发流动分离、进口回流、旋转失速等不稳定现象,造成大量能耗,在运行中可能出现不稳定工况,影响泵的安全运行。本文针对某泵站进行具体的参数选型,提出了2种方案。通过CFD建模、数值仿真计算、模型加工试验等手段,验证了通过叶轮优化来改善水泵的驼峰裕度,为大型离心泵的稳定运行,提供了设计参考。     

偏工况下离心泵叶轮内失速特性研究

旋转失速是离心泵内部常见的一种不稳定流动现象,通常发生在小流量工况下,会引起水泵运行时的性能不稳定,严重时会引起整个泵系统的共振。采用CFD方法对某离心泵内的失速现象进行数值模拟,并从外特性曲线、内部流动状况及频域分析三个方面与已有的实验结果进行对比。采用阻塞系数来量化表达叶轮内部的失速状况。结果表明,在0.35倍最优流量（0.35Q0）下,在叶轮通道间存在着五个失速团,随着时间的推移,五个失速团在不同的通道之间以低于叶轮转频的转动频率在叶轮之间传播。对通道内部监测点的速度波动进行频域分析的结果表明,失速团的旋转频率约为叶轮转频的23.4%,即失速团的旋转角速度为叶轮转速的4.68%。而在0.41Q0工况下,由于此时造成失速的初始扰动还不足以使失速团相对于叶轮发生转动,离心泵内部出现了“固定失速”的现象。相比于旋转失速,在发生固定失速时,叶道中的阻塞系数波动较小,因此这是一种相对稳定的失速现象。同时,叶轮叶片数对失速的类型有着决定性的影响。     

风管机风机部件振动研究

风管机壳体振动的主要原因是风机部件振动,而风机部件振动与风机安装板、风叶、联轴器以及传动轴等都有关系,本文通过对风机部件振动的研究,探讨减小风管机壳体振动、降低噪音的途径,为从事类似产品设计的技术人员提供参考。     

大功率高速电动机高效率低噪音离心风扇的研究与设计

阐述固定翼飞机机翼结构形状和轴流式风扇叶片以及汽轮机叶片形状在YKK560-2 10kV系列、10kV三相异步电动机离心外风扇叶片设计中的成功应用,从而设计出高效率、低噪音的新型离心式外风扇.     

引风机内气力吹灰的数值研究

通过数值模拟软件Fluent,以N-S方程和RNGk-ε模型为基础,采用拉格朗日颗粒轨道模型对引风机内部流场和颗粒轨迹进行数值模拟,发现叶轮进口吸力面上存在回流及边界层分离现象,易引起颗粒沉积。对加入气流吹扫后风机的内部流场和颗粒轨迹进行了数值模拟,表明在适当角度加入一定动量的吹扫气流,可以改变风机吸力面上的涡流区流场,减少颗粒沉积,以及使沉积的灰粒脱落。投入4～6个喷嘴清灰效果最佳。