吸油烟机用多翼离心风机错齿叶轮设计研究

提高吸油烟机气动和噪声性能对改善人们的生活品质具有十分重要的意义。本文首先针对某型号吸油烟机的气动和噪声性能进行了数值模拟,并将数值模拟结果与试验结果进行了对比,验证了数值计算模型和计算方法的有效性。其次将贯流风机常用的叶轮分节交错结构应用到吸油烟机的风机叶轮中,得到了一种新型的错齿叶轮,并对错齿叶轮吸油烟机的气动和噪声性能进行了数值和试验研究。数值和试验研究表明,相比于原型吸油烟机,带错齿叶轮的吸油烟机总压和效率基本保持不变,风量增大0.89 m~3/min,噪声降低0.78 dB。分析其作用机理,发现多翼离心风机的蜗舌处的压力变小,压力梯度降低,蜗壳出口处的速度变大,因此整机的流量得到提高,噪声有所下降。错齿叶轮能够在0～2 000 Hz的低频段有效降低烟机噪声,在2 000 Hz以上的高频段降噪效果不明显。     

叶片尾缘凹陷结构对空调用轴流风机性能的影响

根据建立的窗式空调用室外机的数值仿真模型,首先对室外轴流风机的风量-静压特性进行数值研究,通过与实验测量的比较,验证了本文数值计算的有效性。考虑到轴流风机降噪的要求,本文研究了两种叶片尾缘凹陷结构对轴流风机气动性能和噪声的影响。进一步考虑到轴流风机风量的提升要求,考察了叶片高度变化对轴流风机风量和噪声的影响。研究结果表明,轴流叶片尾缘的凹陷可以改善叶片表面压力分布,减小叶轮叶片尾迹,降低室外风机气动噪声。在不同转速下对空调用室外轴流风机的风量和噪声进行测量,发现在小风量条件下采用叶片尾缘凹陷结构可降低风机噪音1.0d B以上;在大风量条件下,采用叶片尾缘凹陷结构,降噪效果有所下降。如果保持叶轮转速和半径不变,在可装配条件下,叶片高度从58mm增加到79mm,空调用室外轴流风机的风量较原型增加了75m~3/h,增幅达15.5%。     

多翼离心风机叶轮的正交设计与试验分析

风机叶轮是吸油烟机的核心部件,每次吸油烟机的更新换代都离不开多翼风机叶轮结构改型,因而对叶轮结构参数的优化对吸油烟机的风量、风压等性能指标的改善提升有着重要意义。本文利用CFD方法结合正交表对吸油烟机用多翼叶离心风机叶轮的关键参数进行优化,计算了多个工况点的值,并且将仿真结果与试验结果进行了对比,验证了模型的可靠性,为后续方案改进评估提供依据,随后以全压为优化目标,选定叶轮4个关键参数,并利用正交法生成了叶轮参数组合,通过仿真计算及对结果的极差法分析,得出了相对最优组合,绘制了P-Q曲线,并且加工了优化前后的实物叶轮,进行了风量风压测试,测试结果与仿真结果趋势一致,整体性能数据比较吻合,达到了既定的优化目标,同时验证了仿真结果的可靠性。本研究方法可快速准确获得最优方案,对类似产品的设计具有借鉴意义。     

基于Fluent外混式气动雾化喷嘴改进与仿真研究

为了有效降低喷嘴气体能量的损耗，需要对气动雾化装置整体结构进行雾化速度和压力流场的仿真分析，通过改进局部设计来减少非必要的能量损失，以此来提高气体能量利用率，提升喷嘴雾化性能。为此，对外混式气动雾化装置的内外流场进行了数值研究。首先，对该气动雾化装置内部气相通道进行了数值模拟，找到了原设计中最大能量损失的原因；然后，根据流场的压力和速度分布规律，对壶体与喷嘴连接处的气相通道进行了局部结构改进，分析了装置改进前后内外流场的压力与速度变化情况；最后，通过模拟喷雾过程，对比了不同气压下原喷嘴和改进后的喷嘴内外流场的雾化特性，对喷嘴局部结构改进的合理性与改进后气动雾化装置性能的优越性进行了验证。研究结果表明：通过掏空雾化喷嘴主体和改变雾化喷嘴进气口形状的方式，可以有效改善气相通道的节流情况，减少气体能量的损失，缩短改进后的喷嘴气相通道内部高速气体路径，并且增加喷嘴气相出口附近的流场速度，最大增幅为11.49%;改进后的喷嘴雾化性能得到了提升，当气压在0.3 MPa附近时，其雾化效果最佳。     

基于抛弃型原型法的锥形油烟机设计研究

为更好解决家用抽油烟机设计与用户需求相匹配的问题,提出一种基于抛弃型原型法的新式锥形油烟机设计解决方案。通过市场调研和体验分析,确定油烟机的用户需求,建立初始原型;针对油烟机的工作特性,搭建油烟机吸烟与噪声性能测试平台,并建立基于ANSYS Fluent平台的油烟机流场数值分析模型,为执行原型迭代做准备;以设计目标为收敛条件,结合试验与数值分析手段执行原型迭代,探索合适的解决方案,形成新的原型,用验证后的新原型取代初始原型;最后输出最终设计方案。基于原型法执行框架建立起以论证为核心的产品设计流程,确保了方案形成与输出的科学合理性,有助于提升产品设计效率与质量,可为类似的家电产品创新设计提供参考。     

影响风力发电机翼型气动性能的因素研究

翼型气动性能的优劣影响着风力发电机的发电效率,研究影响叶片翼型气动性能的因素具有重要意义。本文采用数值方法计算了文献中NACA0012翼型在Re=10^6时的气动性能参数并与试验值比较,验证了数值方法的正确性。通过对相对厚度、相对弯度、雷诺数等影响翼型气动特性的参数进行研究,结果表明:相对厚度小的翼型在小攻角范围可以获得更好的气动性能;当攻角大于失速角12°后,相对厚度大的翼型的气动性能更佳。在0°~20°攻角范围内,相对弯度和雷诺数越大,翼型的气动性能越好。     

来流附面层对吸附式压气机叶栅影响的数值研究

数值研究低速条件下来流附面层特性对吸附式压气机叶栅气动性能的影响,在不同正冲角时,设计不同方案的附面层厚度分布,对比分析叶栅出口气动参数的分布以及叶栅内的三维流场结构,讨论不同来流附面层情况下在压气机叶栅中采用附面层吸除的效果。结果表明,数值模拟结果与试验数据有较好的一致性;附面层厚度的增加导致角区流动三维性增强,且变冲角性能下降,二次流横向作用和角区范围的增加使得附面层抽吸效果减弱;当来流附面层厚度增加时,通过增加抽吸量可以有效降低强吸附式压气机叶栅的损失,变冲角性能得到改善。     

采用进气端叶片开槽降低多翼离心风机气动噪声的研究

叶轮是空调用离心风机风道系统的核心部分,对离心风机的气动性能和噪声有重要影响。本文设计了一种顶端开槽的多翼离心风机叶片,采用数值计算方法研究了叶片进气端开槽对空调用多翼离心风机气动性能和噪声的影响,通过实验测试验证了进气端开槽叶片的降噪效果。结果表明:采用叶片进气端开槽结构能够改善叶轮顶端间隙区域内低速流动状态,抑制叶轮通道内旋涡的扩展,有效降低风机宽频噪声。与原型多翼离心风机相比,采用叶片进气端开槽结构,在保持风量基本不变情况下,风机噪声下降了0.8dB。     

油气润滑环状流在圆弧型三通管中的分配特性

运用FLUENT仿真软件对改进的三通管道进行了数值模拟,得出了管中流场的压力场和速度场的分布图,研究了油气润滑环状流在圆弧型三通管中的分配特性,并通过数值计算验证了设计的合理性,有效的避免康达效应对油气环状流分配的影响。结果表明:与T型三通管道相比,圆弧型三通管道的气液相分流系数较为稳定,接近于理想值,对油液的分配更为均匀,稳定性更好。此外,圆弧型三通管道更有利于油气环状流的均匀分配,可有效优化流场,该结果将为油气润滑系统中管路结构设计与加工提供科学依据。     

重联动车组车钩导流罩设计及空气动力学性能研究

设计出一种能改善重联动车组重联区域空气动力学特性的多级车钩导流罩结构,并基于计算流体力学,分别建立重联动车组结构优化前后的两种空气动力学计算模型,通过数值仿真模拟了动车组在平地工况以350 km/h速度运行的基本气动性能,并对仿真结果进行对比研究。结果表明：新型车钩导流罩结构能够有效降低动车组平地运行阻力,总阻力可减小4.47%;列车表面压力分布、周围流场显示结果与阻力分布一致,该二级导流罩可以有效改善列车运行空气动力学性能。     

基于SST k-ω湍流模型与遗传算法的高速电梯井道风口优化设计

为了改善和提高电梯的气动特性和运行稳定性，基于SST k-ω湍流模型对电梯进行空气流体仿真，计算气动阻力、侧翻力矩、俯仰力矩，分析实验数据变化趋势。通过最小二乘拟合，建立电梯气动特性的一元数值模型。根据正交实验结果与一元数值模型，基于MATLAB回归分析，建立电梯气动特性的多元数值模型，并以此作为目标函数，以气动阻力、侧翻力矩和俯仰力矩最小作为优化目标，基于遗传算法进行电梯气动特性的多目标优化，仿真验证优化后电梯气动特性得到较大改善，为电梯气动特性的改善提供了一定的参考价值和意义。     

离心式清洁风机的优化设计

针对纺织车间中清洁风机气动性能不足的问题，采用数值模拟与试验结合的方法对其进行研究。以静压、风量和效率为主要参数，采取分组优化的方式分别对叶片叶形和进出口安装角进行设计，并通过数值计算对各方案风机的气动性能及其流场进行分析。结果表明：Bezier函数拟合的新叶形，叶片流道面积增加9.4%，迎风面曲率和宽度的加大，使得叶道内流场分布优于原叶片，压力分布更趋平滑，对静压提升效果最明显，相比原风机增幅为10.9%；以降低流力损失为目标，通过粒子群寻优法知，进出口角的适当改变对风量、效率的提升效果最明显，相比原风机增幅分别为7.2%,5.1%。结合两组方案的最优解，确定最终风机模型。优化后风机的静压提高12.9%，风量提高8.1%，效率提高7.2%，大于分组设计中各方案单一优化的结果，符合实际生产需求。分组优化可以避免各动静部件之间的协同干涉作用，最大限度的提升风机性能。     

低噪声发动机冷却风扇结构改进设计

为在不牺牲气动性能的前提下降低发动机冷却风扇的气动噪声,提出了一种新型的冷却风扇结构改进方案,即在风扇叶片吸力面上增加若干沿径向规律分布的楔形结构.以风量及进风口处噪声值为评价指标,设计正交试验,借助CFD/CAA耦合仿真法对各风扇流场及声场进行数值模拟,探究楔形结构参数对冷却风扇性能的影响.根据正交试验结果选择出一组楔形结构优化方案,将其与原始方案仿真结果进行对比,风量略增加,噪声值降低了8.8%,有一定工程应用价值。     

基于误差可靠性分布的航空管道动力学响应实验与分析

通过管道稳态正弦基础激励动态响应实验,得到管道特定位置在不同激励频率下动力学响应实验数据;通过考虑了加速度传感器引起附加质量的航空管道模态特性及响应计算,并分别与管道实验数据进行对比分析;将计算值和实验值之间的误差作为分布变量,进行可靠性分布拟合和优良性检验;基于变量分布特性,结合发动机工作频率范围和数值计算结果,得到某型复杂航空管道在不同可靠度下的等效应力和位移响应值,并对其进行安全评估。结果表明:管道约束状态对模态测试和动态响应结果影响较大,数值计算结果和实验测试结果之间的误差服从正态分布,该分布可用于评估复杂管道的动力学特性。     

风力机的翼型弯度对风力机翼型气动性能的影响

利用CFD软件对S827翼型进行数值计算,验证了选用RNG k-ε两方程作为CFD数值计算的湍流模式的合理性.基于RNG k-ε湍流模式对S902和S903两种翼型的气动性能进行了数值模拟计算,研究了翼型弯度对翼型的升力特性、阻力特性、最大升力系数、最大升阻比、流动分离特性、失速特性和深失速特性等气动特性的影响.     

蜗壳开度对离心风机气动性能影响的研究

研究不同蜗壳开度对离心风机气动性能的影响。采用Pfleiderer机壳型线计算方法,通过改变x值来调节蜗壳的开度,然后数值模拟计算应用不同开度蜗壳的风机,通过对风机整体气动参数、机壳损失分布以及叶轮流场变化的分析来研究开度不同对风机气动性能的影响。数值模拟结果显示,设计机壳时所取蜗壳开度越大,风机流量越大,但其负面影响是全压和效率的下降。蜗壳开度的增加,改善了叶轮流道流动,使其出口更为均匀,掺混损失减小,但机壳表面积的增大带来更大的摩擦损失。机壳开度增加时叶轮内部流动情况的整体改善,是叶轮效率提高的主要原因,但摩擦损失的增加导致了整机效率的下降。     

飞翼无人机气动布局及飞行性能计算分析

提出了一款小型无尾飞翼布局无人机,采用k-ε湍流模型、三维不可压雷诺平均N-S控制方程数值模拟了该无人机的气动特性,计算结果与风洞数据对比良好,该方法可用于无人机气动特性计算。基于CFD数据利用推力法初步研究了该无人机的平飞、起降、盘旋等性能,结果验证了该小型无人机的可行性并对后续的研究工作提供理论基础。     

尾部扩散器对某跑车气动性能的影响

以某跑车模型为研究对象,探讨尾部小型扩散器对于车身气动性能的影响。在初始模型的基础上,进行CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟计算,并对比风洞试验数据,验证仿真的可靠性。对初始模型的扩散器进行改进设计,加大扩散器的工作区域,研究其对于气动力的影响,并将改进后的扩散器与带有仿生凹坑型非光滑扰流器结合起来,通过数值模拟方法,得出压力和速度等流场参数,比较不同形式的扩散器对于气动性能的改进效果,分析气动力改善的原因。结果表明:通过对扩散器与非光滑扰流器的优化组合,能有效地提高气动负升力,减小气动阻力,达到了调谐车辆气动升力与气动阻力之间的耦合关系的目的。     

尾部非光滑表面对于不同车型的气动特性分析

将凹坑型非光滑表面布置在不同车型的尾部,研究其对气动阻力的影响。通过数值计算方法,得出不同车型的气动阻力值,并对比试验结果验证其可靠性。同时模拟出3种不同车型的尾部流场、压力等参数,并对比分析光滑模型与非光滑模型之间的参数差异,分析尾部非光滑车表减阻的机理。研究表明:尾部非光滑表面对于不同车型均有一定程度的减阻效果。     

汽车后视镜区域非定常流场与气动噪声研究

以表达汽车A柱与侧窗形状特征的楔形体为基础,安装某轻型客车的后视镜,建立能够表达汽车后视镜区域流动特点的几何模型.采用计算流体力学软件Star-CD和稳态那维尔-斯托克斯方法,获得此几何模型的后视镜区域流场特性和气动噪声源项的基本信息,进而采用子域数值模拟方法,获得非定常流动特性和侧窗区域监控点的气动噪声声压级.在风洞试验中采用表面丝带法进行流场可视化,并采用激光粒子测速技术测量后视镜尾流场,验证了流场数值模拟的正确性.在风洞中测量侧窗区域监测点的气动噪声声压级,评估计算流体力学方法对气动噪声的预测能力.与风洞试验对比表明,子域数值模拟方法在保证计算精度的前提下降低了气动噪声数值模拟的计算量,为在汽车开发早期阶段预测气动噪声提供了可行的途径.