【摘要】：高壓力系數(shù)、小流量系數(shù)、小的尺寸系數(shù)的多翼離心風(fēng)機在一些特殊應(yīng)用場合需求廣泛,但由于風(fēng)機自身結(jié)構(gòu)特點,高壓力與小流量的相互制約是研究高壓比小流量多翼離心風(fēng)機難點。集流器作為風(fēng)機重要輔助部件起著引導(dǎo)氣流均勻進入風(fēng)機的作用,其設(shè)計的好壞決定著氣流在風(fēng)機內(nèi)的流動狀況。本文以燃氣熱水器中的高壓比小流量多翼離心風(fēng)機為研究對象,由于風(fēng)機集流器不合理結(jié)構(gòu),致使葉輪前盤氣體流動混亂,流動分離現(xiàn)象嚴(yán)重。本文結(jié)合CFD方法考察集流器結(jié)構(gòu)參數(shù)及其安裝位置對高壓比小流量多翼離心風(fēng)機氣動特性影響規(guī)律,達到改善風(fēng)機內(nèi)部流動狀態(tài)和提升風(fēng)機氣動特性的目的。本文具體研究內(nèi)容如下:(1)對原始多翼離心風(fēng)機內(nèi)流動進行數(shù)值模擬,計算結(jié)果與實驗測試數(shù)據(jù)基本吻合,驗證數(shù)值模擬方法的可靠性。由于風(fēng)機進口集流器不合理結(jié)構(gòu),進入風(fēng)機的氣流紊亂存在渦流,風(fēng)機內(nèi)部壓力和速度分布不均勻,尤其是葉輪前盤區(qū)域,葉輪前盤流動分離嚴(yán)重且葉道充滿分離渦阻塞流動,靠近蝸舌的葉輪葉道出現(xiàn)回流,降低葉輪做功效率和風(fēng)機氣動性能。(2)在控制風(fēng)機風(fēng)量基礎(chǔ)上,研究集流器結(jié)構(gòu)對風(fēng)機的影響�？疾旒髌餍螤顚︼L(fēng)機氣動特性和內(nèi)流動影響規(guī)律,分析了風(fēng)機軸截面速度矢量圖和P-Q性能曲線,表明圓形進口比環(huán)狀進口更加符合燃氣熱水器對風(fēng)機高壓比小流量的要求。對圓弧形集流器采用正交試驗設(shè)計方法,以圓弧半徑、集流器長度和集流器進口直徑為優(yōu)化參數(shù),風(fēng)機全壓為優(yōu)化目標(biāo)進行尋優(yōu),得出影響風(fēng)機全壓因素的主次順序和最優(yōu)參數(shù)組合方案,結(jié)果表明優(yōu)化后的風(fēng)機全壓和效率提高。(3)提出風(fēng)機集流器偏心安裝,通過控制偏心參數(shù)研究集流器安裝位置對多翼離心風(fēng)機內(nèi)流動和氣動特性影響。模擬結(jié)果表明集流器最佳偏離方案對提升風(fēng)機全壓和全壓效率效果明顯,相對原始風(fēng)機全壓提升約40 Pa,全壓效率提升4.3%。發(fā)現(xiàn)集流器偏心有助于減少葉輪區(qū)域流動分離,改善葉輪進出口處徑向速度分布。為今后研究高壓比小流量多翼離心風(fēng)機提供了參考依據(jù)。本文針對集流器結(jié)構(gòu)及安裝位置進行優(yōu)化后,風(fēng)機內(nèi)部渦旋減少,全壓提升,整體氣動性得到提升,對小型多翼離心風(fēng)機的設(shè)計及應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH432;TS914.252
【圖文】：

51.3 本文研究特點以及主要工作本文以某型號強鼓式燃氣熱水器中的多翼離心風(fēng)機為研究對象，如圖1-1所示，熱水器工作燃燒時，風(fēng)機提供一定適量的空氣與燃氣混合強化燃燒過程，并依靠其慣性將燃燒后的廢氣排放到室外。燃氣熱水器在惡劣天氣工作，要求具有較強的防倒風(fēng)能力，在風(fēng)機外特性曲線上表現(xiàn)為在小流量區(qū)風(fēng)機出口有較大的靜壓值。不少工業(yè)領(lǐng)域?qū)Ω邏罕刃×髁匡L(fēng)機有著急切的需求，但由于風(fēng)機自身結(jié)構(gòu)特點，轉(zhuǎn)速一定下出口壓力越高葉輪尺寸越大，允許的最小設(shè)計流量就越大，是研究高壓比小流量風(fēng)機的一個難點。圖1-1 熱水器結(jié)構(gòu)示意圖集流器的作用是使氣流均勻地進入葉輪，降低流動損失，其設(shè)計的好壞決定著氣流在風(fēng)機內(nèi)的流動狀況。本文基于CFD方法通過研究風(fēng)機集流器幾何參數(shù)和安裝位置

3 多翼離心風(fēng)機數(shù)值模擬及內(nèi)流場分析多翼離心風(fēng)機復(fù)雜的三維非對稱流動是影響風(fēng)機性能的一個重要因素，本文對象燃氣式熱水器中的多翼離心風(fēng)機由于不合理風(fēng)機進口結(jié)構(gòu)，使得風(fēng)機內(nèi)部復(fù)雜混亂難以預(yù)測，降低風(fēng)機的氣動性能。本章根據(jù)風(fēng)機實物進行建模及網(wǎng)格，利用 CFD 軟件對多翼離心風(fēng)機內(nèi)部三維流場進行數(shù)值模擬，通過對比數(shù)值結(jié)實驗測試值驗證模型的可靠性，關(guān)注風(fēng)機內(nèi)部流動狀況。.1 計算模型建立和網(wǎng)格處理多翼離心風(fēng)機由集流器、蝸殼、多葉葉輪和驅(qū)動電機四部分等組成，風(fēng)機實物 3-1（a）所示采用單吸進氣方式。風(fēng)機進口處安裝有一塊刻度板，用于調(diào)節(jié)集流效面積控制風(fēng)量。采用 Creo3.0 軟件對風(fēng)機三維建模，建模過程中對風(fēng)機的固定以及對風(fēng)機內(nèi)流影響不大的工藝倒角、尖角、凹槽等進行適當(dāng)簡化，多翼離心風(fēng)何模型三維結(jié)構(gòu)如圖 3-1(b)所示。

16圖 3-2 多翼式葉輪示意圖風(fēng)機計算模型如圖 3-3 所示，保證風(fēng)機蝸殼出口處流動充分達到穩(wěn)定狀態(tài)，風(fēng)機出口適當(dāng)延長一定距離；由于風(fēng)量調(diào)節(jié)刻度板緣故，風(fēng)機進口采用半球模型模擬進風(fēng)，使風(fēng)機更加接近真實流動。風(fēng)機計算模型劃分為進口流域、蝸殼流域、葉輪流域以及出口延長流域等四部分，按 STP 格式保存后導(dǎo)入網(wǎng)格劃分軟件。

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2 張冀U

本文編號：2778262