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山东冠熙环保设备有限公司
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高压离心通风机广泛应用于冶金、化工、钢铁、水泥等重工业。其结构特点是整体结构紧凑,叶轮宽径比小,内、外径比小,长、短叶片分布均匀,压力系数高,流量系数小,因此常用于高压、小流量场合。高压离心通风机应用广泛,但由于其叶片结构复杂、叶道较长导致其内部流动损失较大,效率较低。针对风机效率低、加工工艺复杂等缺点,提出了一种改进的风机效率设计方案,并采用cfd数值计算方法进行了分析验证。
本文对风机进行改进和设计的主要思路是利用n-s方程和sstk-u湍流模型计算斜槽风机样机的流量。数值计算结果与原始测量数据吻合较好,证明了该计算模型和数值计算方法的可行性。通过对高压离心通风机不同截面的等值线和流线的观测,分析了叶轮通道内流动损失的原因。通过控制叶片吸力面边界层的分离,降低了风机的内部流动损失。针对风机内部流动状况,提出了三种不同的改进方案。例如当通风机的功率特性曲线较平整时,此刻风机的搞效区较大,在变工况时通风机仍能够在搞效的工况点小作业,此刻能够认为该风机的适应性较好。在改进方案不能满足性能要求的情况下,对风机进行了重新设计。为了使风机叶片通道内的流动合理,根据叶轮通道截面面积逐渐变化的原理,建立了风机叶片型线形成的数学模型,并根据该数学模型完成了风机叶片型线的设计。风机叶片的设计采用“双圆弧”成形方法,不仅简化了风机的加工工艺,而且使风机的总压力提高到5257pa,效率提高到68%。后介绍了离心风机的瞬态计算方法,分析了瞬态计算中时间步长的选择原则。采用瞬态数值方法对新设计的风机内部流动进行了数值模拟。在瞬态计算结果稳定后,高压离心通风机采用fw-h模型计算了设计风机的气动噪声,远场噪声值为58db。
通过实验和数值模拟研究了高压离心通风机的流场,这是研究离心风机内部流动的两种主要方法。实验方法可以得到详细而准确的结果,但实验成本高,周期长。随着计算机技术和计算流体力学cfd的发展,数值方法在涡轮内部流动模拟中得到了广泛的应用。采用数值方法设计了离心风机的子午线廓线。以高压离心通风机为例,进行了数值计算。结果表明,采用数值计算方法可以简单、准确地得到给定子午线分布的叶轮子午线轮廓。提高风机的设计效率,具有-的工程实用价值。目前,只有一些简单的流动机理可以研究,如室内空气流动、静水中的气泡上升、颗粒与筒体在流动过程中的碰撞磨损等。提出了一种现代离心风机的设计方法,即数值计算法。离心风机分为三部分,分别计算。迭代法考虑了这三个部分之间的相互作用。研究表明,上述数值计算方法可为风机的改进设计提供-的依据。改进后的高压离心通风机效率提高,噪声降低。研究了风机叶片安装的不均匀性。结果表明,数值计算方法可以定性地计算出风机的噪声值,但由于计算值与实验值之间存在较大误差,无法替代噪声的实验研究。采用不等距离安装叶片的方法可以有效地降低风机的峰值噪声。
本文主要完成设计高压离心通风机的稳态和瞬态数值计算,在瞬态数值计算结果稳定后,采用fw-h模型计算设计风机的气动噪声值。根据数值计算结果,得出以下结论:
1通过比较设计风机样机和斜槽离心风机样机的数值计算结果,可以看出在设计流量条件下重新设计的离心机,风机的总压值高于e设计目标,效率68%,效率比样机高19.9%,总压值由4626pa提高到5257pa,均满足合作单位的性能要求。
2通过观察原型风机和斜槽风机叶片通道的流线图,可以看出设计风机的长、短叶片吸力面分离较弱,但没有强涡流区。与样机的内部流程相比,该流程有了很大的改进,效率也有了很大的提高。
3根据计算出高压离心通风机的噪声频谱,可以看出设计风机的声压在1100hz时有一个峰值,声压值为58db。在远场噪声计算中,随着受流点到叶轮中心距离的增加,风机噪声值呈下降趋势。
在高压离心通风机的改进设计中,根据叶轮流道截面逐渐变化的原理,建立了风机叶片型面成形的数学模型。对设计的流场进行了计算。计算结果表明,新设计的风机性能较好。但仍有一些问题需要进一步解决和改进。
1。在高压离心通风机叶片型线设计中,选择了叶片安装角随叶轮半径线性变化的规律进行设计,但风机叶片型线的形成方法有多种形式。本文选择了一种较为典型的线性成形方法,并取得了较好的效果。因此,可以对离心风机叶片型线成形方法进行进一步的研究。
2。通过观察风机设计工况下叶片通道的流线图,可以看出设计风机长短叶片吸力面上仍存在一些分离现象。通过查阅文献,发现一些流量控制方法可以-叶片吸力面分离现象。在斜槽离心风机样机的基础上,提出了三种改进方案:向内延长风机短叶片可减少短叶片吸力面分离,提高风机效率2。因此,如果合理地将有效的流量控制方法应用于设计风机,可以使风机的吸入面分离。性能进一步提高。
3。在数值计算方面,在计算条件允许的情况下,可以使用更密集的网格和近壁模型。在湍流模型方面,还值得进一步研究,以便在离心风机的各种工况下得到更准确的结果。
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