【摘要】：高壓力系數(shù)、小流量系數(shù)、小的尺寸系數(shù)的多翼離心風機在一些特殊應用場合需求廣泛,但由于風機自身結(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機難點。集流器作為風機重要輔助部件起著引導氣流均勻進入風機的作用,其設計的好壞決定著氣流在風機內(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機為研究對象,由于風機集流器不合理結(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機氣動特性影響規(guī)律,達到改善風機內(nèi)部流動狀態(tài)和提升風機氣動特性的目的。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。由于風機進口集流器不合理結(jié)構(gòu),進入風機的氣流紊亂存在渦流,風機內(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機氣動性能。(2)在控制風機風量基礎上,研究集流器結(jié)構(gòu)對風機的影響。考察集流器形狀對風機氣動特性和內(nèi)流動影響規(guī)律,分析了風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機高壓比小流量的要求。對圓弧形集流器采用正交試驗設計方法,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),風機全壓為優(yōu)化目標進行尋優(yōu),得出影響風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)化后的風機全壓和效率提高。(3)提出風機集流器偏心安裝,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機全壓和全壓效率效果明顯,相對原始風機全壓提升約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,對小型多翼離心風機的設計及應用具有指導意義。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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機為研究對象，如圖1-1所示，熱水器工作燃燒時，風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能力，在風機外特性曲線上表現(xiàn)為在小流量區(qū)風機出口有較大的靜壓值。不少工業(yè)領域?qū)Ω邏罕刃×髁匡L機有著急切的需求，但由于風機自身結(jié)構(gòu)特點，轉(zhuǎn)速一定下出口壓力越高葉輪尺寸越大，允許的最小設計流量就越大，是研究高壓比小流量風機的一個難點。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，其設計的好壞決定著氣流在風機內(nèi)的流動狀況。本文基于CFD方法通過研究風機集流器幾何參數(shù)和安裝位置

3 多翼離心風機數(shù)值模擬及內(nèi)流場分析多翼離心風機復雜的三維非對稱流動是影響風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機由于不合理風機進口結(jié)構(gòu)，使得風機內(nèi)部復雜混亂難以預測，降低風機的氣動性能。本章根據(jù)風機實物進行建模及網(wǎng)格，利用 CFD 軟件對多翼離心風機內(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，關注風機內(nèi)部流動狀況。.1 計算模型建立和網(wǎng)格處理多翼離心風機由集流器、蝸殼、多葉葉輪和驅(qū)動電機四部分等組成，風機實物 3-1（a）所示采用單吸進氣方式。風機進口處安裝有一塊刻度板，用于調(diào)節(jié)集流效面積控制風量。采用 Creo3.0 軟件對風機三維建模，建模過程中對風機的固定以及對風機內(nèi)流影響不大的工藝倒角、尖角、凹槽等進行適當簡化，多翼離心風何模型三維結(jié)構(gòu)如圖 3-1(b)所示。

16圖 3-2 多翼式葉輪示意圖風機計算模型如圖 3-3 所示，保證風機蝸殼出口處流動充分達到穩(wěn)定狀態(tài)，風機出口適當延長一定距離；由于風量調(diào)節(jié)刻度板緣故，風機進口采用半球模型模擬進風，使風機更加接近真實流動。風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 格式保存后導入網(wǎng)格劃分軟件。

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2 步群，顧立香;進口集流器設計中的幾個問題[J];風機技術;1995年01期

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6 張發(fā)英;;研究和技術簡報水銀式集流器的設計和制造[J];華南工學院學報;1965年01期

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2 張冀U

本文編號：2778262