

山東冠熙環(huán)保設(shè)備有限公司
主營產(chǎn)品: 通風(fēng)機
爐窯風(fēng)機廠-工業(yè)除塵風(fēng)機廠-冠熙風(fēng)機
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葉輪、蝸殼和集熱器是離心風(fēng)機的三個主要部件。下面詳細介紹了各構(gòu)件及主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的研究進展。離心風(fēng)機葉輪的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有:葉輪出口直徑、葉輪出口寬度、葉輪進口直徑、風(fēng)機葉輪進口寬度、葉片數(shù)、葉片進出口安裝角度。對于風(fēng)機的整體性能,除葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)外,葉輪葉型直接影響風(fēng)機葉片通道內(nèi)的流動特性,對風(fēng)機的總壓和效率等性能參數(shù)也有很大的影響。目前離心風(fēng)機葉片型線主要有單圓弧葉片、雙圓弧拼接葉片、S型葉片和等減速流型葉片。此外,學(xué)者們還研究了三維葉片技術(shù)和扭葉片。根據(jù)葉片出口安裝角度的不同,葉片的安裝方式有三種:前向、徑向和后向。在設(shè)計流量條件下,通過改變蝸舌與葉輪之間的間隙,可以有效地提高風(fēng)機的總壓,降低風(fēng)機所需的扭矩,提高風(fēng)機效率2。許多學(xué)者對上述葉片型線的性能進行了大量的研究,并深入分析了不同葉片結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點。對單圓弧葉片和恒減速葉片離心風(fēng)機的內(nèi)部流動特性進行了實驗研究。結(jié)果表明,等減速流型的葉輪不僅使葉輪通道內(nèi)的壓力梯度變化更為規(guī)律,而且有效地削弱了風(fēng)機葉輪出口的射流尾流結(jié)構(gòu),從而有效地降低了離心風(fēng)機的流量損失、擴散損失和出口。與單圓弧葉片相比,有效地提高了混合損失的效率。
風(fēng)機采用SolidWorks三維建模軟件對斜通道離心風(fēng)機進行了三維建模,對整個離心風(fēng)機進行了建模。由于斜槽風(fēng)機葉片采用無氣鋼板焊接而成,為了簡化網(wǎng)格生成,提高網(wǎng)格質(zhì)量,采用無厚度曲面建立了離心風(fēng)機的三維模型。風(fēng)機的網(wǎng)格生成方法可分為結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。一般來說,結(jié)構(gòu)網(wǎng)格計算的收斂速度是快而好的。然而,在一些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)中,很難生成結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。在結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成過程中,邊上節(jié)點的數(shù)目發(fā)生變化,往往導(dǎo)致相應(yīng)的邊節(jié)點發(fā)生許多變化。網(wǎng)格生成通常占用CFD分析師的大部分時間。針對這一問題,本文采用混合網(wǎng)格對風(fēng)機進行網(wǎng)格劃分,即結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格相結(jié)合的方法。結(jié)構(gòu)網(wǎng)格用于劃分葉輪的葉片通道。研究結(jié)果表明,通過考慮氣體粘性,對蝸殼型線進行改進,可以減小蝸殼內(nèi)的流動損失,提高風(fēng)機的效率。由于葉片位于葉輪各通道的連接處,葉片為非線性結(jié)構(gòu)。在劃分結(jié)構(gòu)網(wǎng)格時,往往會產(chǎn)生負體積。因此,采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分進氣道上部,并對靠近壁面和葉片的網(wǎng)格進行加密。邊界附近第1層的厚度為0.01 mm,這確保壁上的Y+值在湍流模型要求的范圍內(nèi)??紤]到后期改善風(fēng)機結(jié)構(gòu)的便利性,葉輪與蝸殼分開嚙合,并在相應(yīng)的表面建立接口進行數(shù)據(jù)交換。葉輪外場計算網(wǎng)格為1224917殼體和1281713網(wǎng)格。
離心風(fēng)機的瞬態(tài)計算方法采用第二章所述的穩(wěn)態(tài)計算方法。計算結(jié)果收斂后,將收斂結(jié)果作為瞬態(tài)計算的初始值。湍流模型仍然是sstk_uuu。采用隱式分離法求解離散方程。風(fēng)機的壓力修正采用簡單算法進行。對流項采用二階迎風(fēng)格式離散,擴散項采用二階中心格式離散,時間項采用二階隱式格式離散。斜槽離心風(fēng)機偏離設(shè)計工況時,小流量工況下效率急劇下降,大流量工況下效率變化緩慢,但效率僅為47%。時間步長由公式確定。離心風(fēng)機空氣動力噪聲的計算離心風(fēng)機運行時產(chǎn)生的噪聲主要包括機械噪聲、電磁噪聲和空氣動力噪聲。離心風(fēng)機的內(nèi)部是復(fù)雜的三維非定常渦噪聲。復(fù)雜流場結(jié)構(gòu)與氣動噪聲的相關(guān)性是氣動噪聲研究中的一個難題。
為了了解三維流場結(jié)構(gòu)對氣動噪聲的影響,在氣動噪聲預(yù)測中,采用條帶理論方法確定葉片表面的氣動參數(shù)。近年來,風(fēng)機流場結(jié)構(gòu)的研究取得了很大進展。在風(fēng)機氣動噪聲預(yù)測中,建立了相應(yīng)的物理模型和數(shù)學(xué)模型,介紹了復(fù)雜流場的數(shù)值模擬技術(shù),進行了考慮三維流場的氣動噪聲預(yù)測計算,研究了流場結(jié)構(gòu)對風(fēng)機氣動噪聲的影響。討論了如何有效地控制風(fēng)機內(nèi)部流量,降低風(fēng)機噪聲。風(fēng)機采用多耦合仿生設(shè)計和數(shù)值計算方法,研究了仿生葉片的降噪機理。結(jié)果表明,仿生葉片的鋸齒后緣結(jié)構(gòu)可以有效地改變?nèi)~片后緣脫落渦的結(jié)構(gòu)和頻率,從而減小葉片表面的壓力波動和氣流對葉片前緣的影響,使A計權(quán)聲壓級提高。因此本文采用數(shù)值計算得方法,找到風(fēng)機內(nèi)部流動損失的根源,改善風(fēng)機內(nèi)部的流動特性,提高風(fēng)機的綜合性能。風(fēng)機的EL可降低2.1db。Seung-heo等人[64]將葉片的線性后緣改為S形后緣,結(jié)果表明,S型后緣葉片能有效地降低空調(diào)風(fēng)機的噪聲,使風(fēng)機噪聲降低到2.2dB左右。當S型后緣角為5度,葉片傾角適當增大時,可有效降低空調(diào)風(fēng)機噪聲。
