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除了數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)測量外,傳統(tǒng)的多翼離心風(fēng)機(jī)的性能改進(jìn)主要集中在多翼離心風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)上,取得了較好的效果。王斗提出了雙圓弧葉片的設(shè)計(jì)方法,解決了離心風(fēng)機(jī)單圓弧葉片普遍存在的進(jìn)口負(fù)荷大、空分嚴(yán)重的問題。毛泉友采用分段設(shè)計(jì)法,葉片沿葉片高度方向設(shè)計(jì)成梯形和矩形截面。通過數(shù)值研究發(fā)現(xiàn),分段設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)效率比原型風(fēng)機(jī)提高了3.69%,離心風(fēng)機(jī)風(fēng)量增加了16.3%。研究發(fā)現(xiàn),后緣自然切割的葉片在翼型表面具有流線型設(shè)計(jì),前盤區(qū)具有較低的循環(huán)流量,可以獲得較大的空氣量和總壓。適用于柜式空調(diào)多翼離心風(fēng)機(jī)的葉片設(shè)計(jì)。離心風(fēng)機(jī)葉片在不同圓弧曲率角和進(jìn)口安裝角組合下的風(fēng)機(jī)性能。分析表明,雙圓弧葉片的氣動(dòng)性能優(yōu)于單圓弧葉片。通過對(duì)刀片的穿孔,吳先軍等。使部分氣流從高壓面流向葉片的低壓面,使離心風(fēng)機(jī)渦流分離點(diǎn)移到葉片下方。這樣可以降低葉片出口段分離區(qū)的渦流強(qiáng)度和尺度,不銹鋼離心風(fēng)機(jī),降低噪聲。然而,這種方法需要更高的處理精度。研究發(fā)現(xiàn),在傾斜葉片出口角不變的情況下,與直葉片相比,風(fēng)體積略有減小,但葉片通道內(nèi)的流動(dòng)分離度有所減小。
當(dāng)改進(jìn)后的方法不能滿足合作機(jī)組的性能要求時(shí),采用現(xiàn)代離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)理論完成了風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì),并詳細(xì)介紹了風(fēng)機(jī)各部件結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇原則。根據(jù)葉輪流道斷面面積逐漸變化的原理,建立了風(fēng)機(jī)葉片型線成形的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)該數(shù)學(xué)模型,采用雙圓弧拼接的方法完成了葉片型線的繪制。設(shè)計(jì)的離心風(fēng)機(jī)效率為68%,比樣機(jī)提高19.9%,總壓由4626pa提高到5257pa,均滿足合作機(jī)組的性能要求。通過對(duì)原型風(fēng)機(jī)和斜槽風(fēng)機(jī)葉片通道流線圖的比較,可以看出所設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)得到了很大的改善,從而驗(yàn)證了本文風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)方案的可行性。后介紹了離心風(fēng)機(jī)的瞬態(tài)計(jì)算方法,分析了瞬態(tài)計(jì)算中時(shí)間步長的選擇原則。采用瞬態(tài)數(shù)值方法對(duì)新設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。在瞬態(tài)計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定后,離心風(fēng)機(jī)利用FW-H模型對(duì)設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)噪聲進(jìn)行了計(jì)算。設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的聲壓峰值為1100Hz,聲壓值為58dB。在遠(yuǎn)場噪聲計(jì)算中,隨著受流點(diǎn)到葉輪中心距離的增加,風(fēng)機(jī)噪聲值呈下降趨勢(shì)。
目前離心風(fēng)機(jī)的湍流數(shù)值模擬方法有直接數(shù)值模擬法、雷諾時(shí)間平均法和大渦模擬法。每個(gè)湍流模型都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。對(duì)于直接數(shù)值模擬方法,其優(yōu)點(diǎn)是可以在不引入經(jīng)驗(yàn)?zāi)P图僭O(shè)的情況下模擬流場中各尺寸的湍流波動(dòng),臨沂離心風(fēng)機(jī),因此被稱為精準(zhǔn)的湍流波動(dòng)。精細(xì)計(jì)算離心風(fēng)機(jī)流體數(shù)值模擬方法的缺點(diǎn)是在直接數(shù)值計(jì)算中,網(wǎng)格尺寸要求很小,導(dǎo)致計(jì)算量的增加。它通常需要較大的內(nèi)存和快速的CPU,離心風(fēng)機(jī)價(jià)格,因此在實(shí)際工程中很難應(yīng)用。雷諾時(shí)間平均法是工程中常用的數(shù)值模擬方法。離心風(fēng)機(jī)通過引入雷諾應(yīng)力的封閉方程,高壓離心風(fēng)機(jī),可以求解時(shí)間平均雷諾方程。其優(yōu)點(diǎn)是避免了直接數(shù)值模擬計(jì)算量過大的問題,但這些經(jīng)驗(yàn)?zāi)P椭贿m用于有限的環(huán)境。直接數(shù)值模擬(DNS)是瞬時(shí)湍流控制方程的直接解。DNS的較大優(yōu)點(diǎn)是它不需要對(duì)湍流進(jìn)行任何簡化或近似。理論上,可以得到相對(duì)準(zhǔn)確的結(jié)果。然而,直接離心風(fēng)機(jī)數(shù)值模擬所需的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)量巨大,計(jì)算量大。目前,只有一些簡單的流動(dòng)機(jī)理可以研究,如室內(nèi)空氣流動(dòng)、靜水中的氣泡上升、顆粒與筒體在流動(dòng)過程中的碰撞磨損等。
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