【摘要】：微小型離心風機是一種常見的葉輪機械,具有壓力系數高、噪聲低等特點,被廣泛運用在能源、電子、航空等領域,成為研究的熱點對象。由于微小型離心風機自身的不對稱性,在風機的出口截面存在著較大的速度畸變,靠近蝸殼外側流體的速度是內側流體速度的3-4倍,這種現象極其不利于微小型離心風機通風、散熱等功能的實現。微小型離心風機的不對稱性還會導致風機整體的效率低下,一般微小型軸流式風機的效率在70%左右,而微小型離心風機的效率只有40%-60%,因此提高離心風機內蝸殼參數對改善微小型離心風機的性能有著重要的意義。考慮到微小型離心風機的結構復雜性和參數的難以匹配性,實驗的方法必然會造成耗時長、代價大的結果,因此采用數值模擬計算的方法矯正出口速度畸變,進行畸變矯正器和蝸殼一體化設計,并改善微小型離心風機的整體性能,達到一體化優(yōu)化的目的。本文首先對某一型號的離心風機進行了三維建模,然后采用Numeca軟件進行網格劃分和數值模擬計算,得到其內部流場的計算結果,對確定轉速工況下離心風機內部流場的壓力和速度分布規(guī)律進行了分析。研究表明,離心風機內部流動情況非常復雜,流體壓力和速度在離心風機內部各個位置的變化揭示了離心風機對流體加速增壓的原理;葉輪葉片和葉道內的流動揭示了“射流——尾跡”現象,說明了離心風機振動和噪聲的來源;離心風機出口截面的速度分布表明了流體在離心風機出口的速度非常不均勻,靠近蝸殼內側的流體速度約為5m/s,靠近蝸殼外側的流體速度則超過了20m/s,速度從蝸殼內側到外側呈現出遞增的趨勢,可見微小型離心風機出口存在較大的速度畸變,對離心風機通風、散熱等功能的實現有較大的影響。隨后針對離心風機出口截面速度的不均勻性,本文在傳統(tǒng)的微小型離心風機的基礎上,采用等邊基元法,設計了矯正速度畸變的蝸殼型線,以改善不均勻的速度分布。等邊基元法設計的蝸殼型線更符合蝸殼內部流體流動的真實軌跡,蝸殼內流體加速增壓的過程隨半徑的變化而變化,在接近出口時進入流動摻混段,使本身速度方向和大小不均勻的流體進行擠壓碰撞,傳遞能量,減弱各個流體團之間速度的差異。本文創(chuàng)新性地定義了畸變方差(distortion variance)的概念,比較設計前后離心風機出口的畸變程度,畸變方差由原來的6m2/s2下降了一個數量級,使得不均勻性分析可以量化處理,更直觀地分析畸變矯正的結果。最后由于離心風機內部的復雜性,影響離心風機性能的參數非常多,在工程上通常采用正交試驗法進行分析。選出葉片數、葉型、斜切角度、扭轉角度四個參數進行了數值模擬計算,分別得出這個四個參數各自對微小型離心風機流量、壓力和效率的影響關系,并根據各自對微小型離心風機的影響選取每個因素最優(yōu)的影響參數進行排列尋找最優(yōu)參數組合為葉型C作為葉片的二維截面,葉片數目為50個,扭轉角度為10°,葉頂前緣斜切角為α=45°的參數組合,并獲得四個參數對微小型離心風機影響程度的排列順序:二維葉型斜切角度葉片數目扭轉角度。
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【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH432

【參考文獻】

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1 梁齊文;楊波;;進口速度畸變對軸流風機性能影響的全周數值研究[J];流體機械;2014年12期

2 劉小民;湯虎;樊濤;高德康;;多翼離心風機葉片出口安裝角對吸油煙機性能影響的實驗研究[J];風機技術;2014年06期

3 左曙光;張琛t，

本文編號：2388688