本文關(guān)鍵詞：基于CFD的風(fēng)扇及葉輪流場仿真與優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：課題主要研究目標為旋轉(zhuǎn)葉片的性能分析及優(yōu)化,主要研究對象為風(fēng)扇和葉輪。兩者工作原理基本相同,其工作環(huán)境均為流體介質(zhì),均為通過旋轉(zhuǎn)對流體做功；不同之處在于工作介質(zhì)的密度與黏度差別,其中風(fēng)扇工作于空氣中,葉輪工作于液體中。軸流風(fēng)扇工作于冰箱內(nèi)部,其作用為加快箱體內(nèi)空氣對流循環(huán)和均化箱內(nèi)溫度分布；離心葉輪工作于洗衣機排水泵中,作用為將洗衣污水通過上排水方式排出。針對兩個相似的研究對象,本課題分別完成了以下工作。對于風(fēng)扇的分析與優(yōu)化工作,首先基于其工作環(huán)境搭建了實驗平臺,同時根據(jù)實驗平臺建立了CFD計算模型。通過實驗分析與CFD計算仿真共同分析了原型風(fēng)扇在不同轉(zhuǎn)速工況下的工作特性。根據(jù)對原型風(fēng)扇的性能分析結(jié)果,從扇葉數(shù)量、扇葉安裝角度、扇葉彎曲方向和扇葉截面形狀四個方面對原型提出了優(yōu)化方向。分析結(jié)果顯示,在本課題所研究的工作環(huán)境下,葉片數(shù)量,葉片的彎曲方向,葉尖到扇轂的安裝角度及扇葉截面形狀的優(yōu)化對風(fēng)扇的性能均有提升作用。通過綜合對比不同參數(shù)下風(fēng)扇的性能選定了最終優(yōu)化方案。相比原型,優(yōu)化后的風(fēng)扇在消耗相同的功率下,產(chǎn)生的風(fēng)量提高了5.8%。對于排水泵葉輪的性能分析與優(yōu)化工作,首先基于泵輪在洗衣機中的工作環(huán)境進行了實驗平臺的搭建。同時根據(jù)實驗平臺建立了計算模型對水泵流場進行CFD分析。通過對比分析實驗與模擬結(jié)果,一方面確定了模擬的可靠性,另一方面也對優(yōu)化方案的提出做出指導(dǎo)。優(yōu)化方案主要從葉片高度和葉片彎曲方向兩方面對葉輪做出了改進。葉片高度的提高使葉輪最高效率點前移到了洗衣機實際工況點,而前彎的葉片設(shè)計則使葉輪在相同工況下產(chǎn)生的靜壓得到提高,同時水泵內(nèi)流場分布也更為均勻。最終分析結(jié)果顯示,改進后的葉輪相比原型葉輪流量和效率分別提升了6.62%和4.16%。課題通過對兩種工作于不同流體介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)葉片的性能分析及優(yōu)化,較為系統(tǒng)地總結(jié)了旋轉(zhuǎn)葉片性能的主要影響因素及其優(yōu)化的主要方向,對旋轉(zhuǎn)器械的性能分析及優(yōu)化有著一定的應(yīng)用及參考意義。
【關(guān)鍵詞】：旋轉(zhuǎn)葉片 軸流風(fēng)扇 離心葉輪 CFD計算仿真 效率優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH122
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究背景及意義9-11
• 1.1.1 冰箱內(nèi)軸流風(fēng)扇制冷原理9-10
• 1.1.2 洗衣機內(nèi)離心葉輪排水原理10-11
• 1.1.3 研究意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 本課題研究目標與研究內(nèi)容15-17
• 1.3.1 研究目標15-16
• 1.3.2 研究內(nèi)容16-17
• 第二章 流體動力學(xué)及旋轉(zhuǎn)葉片的基礎(chǔ)理論17-22
• 2.1 流體動力學(xué)理論基礎(chǔ)17-19
• 2.1.1 湍流理論17
• 2.1.2 Fluent控制方程17-19
• 2.2 旋轉(zhuǎn)式葉片理論基礎(chǔ)19-21
• 2.2.1 旋轉(zhuǎn)葉片分類19-20
• 2.2.2 旋轉(zhuǎn)葉片定律20-21
• 2.3 本章小結(jié)21-22
• 第三章 冰箱風(fēng)扇性能分析及優(yōu)化22-40
• 3.1 實驗平臺搭建與計算模型建立22-24
• 3.2 原型風(fēng)扇與改進風(fēng)扇對比分析24-28
• 3.2.1 原型風(fēng)扇與改進風(fēng)扇參數(shù)對比24-25
• 3.2.2 模擬和實驗結(jié)果對比25-26
• 3.2.3 流場仿真結(jié)果分析26-28
• 3.3 多參數(shù)分析優(yōu)化28-37
• 3.3.1 葉片數(shù)量優(yōu)化分析28-30
• 3.3.2 葉片彎曲方向優(yōu)化分析30-32
• 3.3.3 葉片安裝角度優(yōu)化分析32-35
• 3.3.4 葉片截面形狀優(yōu)化分析35-37
• 3.4 優(yōu)化方案與原型方案對比37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-40
• 第四章 洗衣機排水葉輪性能分析及優(yōu)化40-56
• 4.1 實驗平臺搭建與計算模型的建立40-42
• 4.2 原型葉輪分析42-47
• 4.2.1 模擬實驗結(jié)果對比42-44
• 4.2.2 原型葉輪流場特點分析44-47
• 4.3 葉片高度及彎曲方向?qū)θ~輪性能影響分析47-53
• 4.3.1 改進葉輪與原型葉輪參數(shù)對比47
• 4.3.2 葉片高度對葉輪性能影響分析47-50
• 4.3.3 徑向葉片與彎曲葉片幾何對比50
• 4.3.4 葉片彎曲方向?qū)θ~輪性能影響分析50-53
• 4.4 優(yōu)化方案與原型方案對比53-54
• 4.5 本章小結(jié)54-56
• 第五章 總結(jié)與展望56-58
• 5.1 總結(jié)56-57
• 5.2 展望57-58
• 致謝58-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文59-60
• 參考文獻60-63

【相似文獻】

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本文編號：263592