本文以SCF型除塵通風機為研究對象,通過對特定工況下除塵通風機葉柵及后流道流場的定常數(shù)值模擬和額定工況下的非定常數(shù)值模擬,揭示了氣流在通風機內(nèi)部的真實流動狀態(tài),找出了流動損失產(chǎn)生的部位和根源,并以此為依據(jù)提出了減小通風機結(jié)構(gòu)尺寸、提高通風機效率的方法和途徑,最后對除塵通風機進行了改型設計,并對改型風機進行了數(shù)值模擬。 本文首先從基本的流動控制方程出發(fā),推導了描述風機內(nèi)部三維非定常湍流的控制方程組,采用Realizable k-ε模型使控制方程組封閉,并且將流動控制方程組在時間和空間上進行了離散。在建立的除塵風機葉柵及后流道流場幾何模型上,采用非結(jié)構(gòu)四面體單元分塊生成了計算網(wǎng)格,在流動變化劇烈的葉片通道和間隙區(qū)域內(nèi)適當加密網(wǎng)格。給定速度入口和壓力出口邊界條件,完成除塵風機在特定工況下的定常計算和額定工況下的非定常流動計算。通過對典型截面上壓力場,速度場和渦量場的分布特征進行分析,找出了邊界層分離、葉道渦和二次流等各種損失產(chǎn)生的部位和根源。然后以數(shù)值研究結(jié)果為依據(jù),提出了除塵風機的改型方案。通過優(yōu)化風機設計參數(shù),完成了軸流式除塵風機的改型設計,并對改型后的除塵風機進行數(shù)值模擬和性能預測,驗證了改進方案的可行性和有效性。通過性能預測可以看出,采用三元流動理論優(yōu)化設計的除塵風機,不僅效率大幅度提高,而且高效區(qū)的分布范圍更寬,有利于風機在變工況條件下運行。另外,本文對影響風機性能的各項設計參數(shù)如氣流沖角、徑向間隙、葉片數(shù)和輪轂比等進行了精確的定量和理論分析。 最后,通過與試驗測得的除塵風機性能曲線進行對比,可以看出,數(shù)值運算方法具有較高的可靠性,可以為除塵風機的優(yōu)化設計和改型設計提供依據(jù),不僅能夠大副地提高設計效率,而且可以減少試驗時間和經(jīng)濟耗費。因此,除塵通風機葉柵及后流道流場的數(shù)值計算具有較高的理論價值和實踐意義。
【學位單位】：山東科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2008
【中圖分類】：TH432.1
【部分圖文】：

在對除塵風機的全流場進行幾何建模時，考慮到除塵風機各部件的結(jié)構(gòu)特點，本文采用分區(qū)分塊處理的方法，將整個流場的幾何模型分成集流器、葉輪、過渡段和擴散器四個子區(qū)域。所生成的三維實體模型如圖3.2所示，葉輪部分如圖 3.3所示。圖3.2除塵通風機三維實體模型Fig.3.23一 Dbodymodelofthedustextractionfan圖3.3葉輪三維框圖Fig.3.33一Dfr田 medlagr田舊ofrunner3.2網(wǎng)格劃分雖然有些CFD軟件針對一些特殊的行業(yè)開發(fā)出專門的前處理模塊，如CFD一BLADEGEN專門用來生成透平機械的葉片造型和網(wǎng)格，另外還有GAMBIT中的Turbo模塊，但被模擬的空間是各式各樣的，而且流體機械裝置的形狀一般很復雜，因此要想

圖3.4整體網(wǎng)格分布Fig.3.4Griddistributioninthewholeflowfield圖3.5所示為葉輪部分的網(wǎng)格劃分情況。通過圖3.4和圖3.5可以看出，葉輪部分密度較其它部件要大的多，這是因為葉輪是除塵通風機的核心部件，它對整個流場動特征影響巨大，同時其內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復雜，因此，采用較小的網(wǎng)格單元。

圖3.4整體網(wǎng)格分布Fig.3.4Griddistributioninthewholeflowfield圖3.5所示為葉輪部分的網(wǎng)格劃分情況。通過圖3.4和圖3.5可以看出，葉輪部分密度較其它部件要大的多，這是因為葉輪是除塵通風機的核心部件，它對整個流場動特征影響巨大，同時其內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復雜，因此，采用較小的網(wǎng)格單元。
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本文編號：2853419