發(fā)布時間：2017-08-08 06:15

  本文關(guān)鍵詞：離心鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場數(shù)值模擬及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

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【摘要】：我國傳統(tǒng)的離心式鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)品,采用的是一元流和二元流設(shè)計理論,而離心鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場實(shí)際上是非常復(fù)雜的三維非定常、粘性、湍流流動,如此導(dǎo)致目前鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)品效率普遍不高,有待優(yōu)化設(shè)計。本研究基于D250-11型離心鼓風(fēng)機(jī)的改造,采用計算流體力學(xué)軟件Fluent對離心鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場進(jìn)行了整機(jī)全工況的數(shù)值模擬,計算得到了離心鼓風(fēng)機(jī)的性能曲線,并根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場情況對葉輪內(nèi)部參數(shù)和蝸殼型線進(jìn)行了改進(jìn)優(yōu)化,提高了鼓風(fēng)機(jī)整機(jī)壓比和效率。本文主要工作和結(jié)論如下:1)以設(shè)計體積流量為4 0 0 m3/m i n的D 2 5 0-11型離心鼓風(fēng)機(jī)為研究對象,將整個鼓風(fēng)機(jī)流體域劃分為進(jìn)口部分、葉輪部分、蝸殼部分,分別用Soldworks建立三維實(shí)體幾何模型,然后通過ICEM-CFD完成網(wǎng)格離散化,并建立完整的數(shù)值計算模型。2)運(yùn)用計算流體力學(xué)軟件F l u e n t完成了鼓風(fēng)機(jī)整機(jī)全工況數(shù)值計算,根據(jù)數(shù)值計算得出的各相關(guān)參數(shù),繪制出鼓風(fēng)機(jī)性能曲線,通過與實(shí)驗測試的性能曲線對比顯示,數(shù)值模擬得到出口靜壓力相對誤差小于3%,多變效率相對誤差小于2%,驗證了數(shù)值模型的合理性和模擬結(jié)果的可靠性。3)運(yùn)用上文的數(shù)值計算模型,計算得出全工況下的多變效率、全壓效率和葉輪的有效功率,研究鼓風(fēng)機(jī)在不同葉輪參數(shù)(葉片數(shù)、葉片出口角、轉(zhuǎn)速)下的全工況氣動性能。其中最優(yōu)化結(jié)果是改型葉片出口角為57°時,在設(shè)計工況點(diǎn)400m3/min,離心鼓風(fēng)機(jī)多變效率提高1.239%,出口靜壓力提高1846.0Pa,全壓效率提高0.532%,軸功率提高11.83k W。4)運(yùn)用上文的數(shù)值計算模型,研究鼓風(fēng)機(jī)在不同蝸殼截面形狀(圓形截面、偏心蝸殼、貝塞爾曲線蝸殼)下的全工況氣動性能,結(jié)果表明:改型后的鼓風(fēng)機(jī)性能曲線都向大流量方向偏移,其中最優(yōu)化結(jié)果是改型錐角為45°貝塞爾曲線蝸殼,在設(shè)計工況點(diǎn)400m3/min,離心鼓風(fēng)機(jī)出口靜壓力提高1090.3Pa,多變效率提高4.212%,全壓效率提高3.947%,軸功率減小3.85k W。
【關(guān)鍵詞】：離心鼓風(fēng)機(jī) 流場 數(shù)值計算 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 多變效率
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH442
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動的研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 本文的主要工作15-16
• 第二章 離心鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場數(shù)值模擬16-22
• 2.1 離心鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部三維流場數(shù)值求解方法16-17
• 2.2 離心鼓風(fēng)機(jī)的基本參數(shù)17-18
• 2.3 離心鼓風(fēng)機(jī)模型建立和網(wǎng)格實(shí)體生成18-21
• 2.3.1 鼓風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和計算模型18-19
• 2.3.2 控制方程和湍流模型19-20
• 2.3.3 網(wǎng)格劃分以及無關(guān)性驗證20-21
• 2.4 數(shù)值計算方法與邊界條件設(shè)置21
• 2.5 本章小結(jié)21-22
• 第三章 離心鼓風(fēng)機(jī)數(shù)值模擬準(zhǔn)確性驗證及結(jié)果分析22-34
• 3.1 離心鼓風(fēng)機(jī)原型在整個運(yùn)行工況的性能分析22-24
• 3.2 離心鼓風(fēng)機(jī)不同工況點(diǎn)的數(shù)值模擬流場結(jié)果詳細(xì)分析24-33
• 3.2.1 內(nèi)部流場的壓力（表壓）圖分析24-26
• 3.2.2 內(nèi)部流場的速度和相對速度矢量圖分析26-28
• 3.2.3 內(nèi)部流場的溫度圖分析28-29
• 3.2.4 葉輪內(nèi)部的矢量圖分析29-31
• 3.2.5 整機(jī)內(nèi)部的矢量圖分析31-33
• 3.2.6 葉片上靜壓力分布XY數(shù)值圖分析33
• 3.3 本章小結(jié)33-34
• 第四章 離心鼓風(fēng)機(jī)葉輪內(nèi)部參數(shù)優(yōu)化34-49
• 4.1 轉(zhuǎn)速對離心鼓風(fēng)機(jī)整機(jī)性能影響的數(shù)值模擬34-36
• 4.2 葉片數(shù)對離心鼓風(fēng)機(jī)整機(jī)性能影響的數(shù)值模擬36-39
• 4.3 葉輪為20個葉片數(shù)下不同出口角的數(shù)值模擬39-42
• 4.4 葉片出口角對離心鼓風(fēng)機(jī)整機(jī)性能影響的數(shù)值模擬42-45
• 4.5 葉輪綜合優(yōu)化后的結(jié)果45-48
• 4.6 本章小結(jié)48-49
• 第五章 離心鼓風(fēng)機(jī)蝸殼優(yōu)化49-74
• 5.1 采用圓蝸殼形狀時49-54
• 5.1.1 采用圓形蝸殼后的全工況數(shù)值模擬結(jié)果50-52
• 5.1.2 在設(shè)計壓升 20000Pa的工況時的流場詳細(xì)分析52-54
• 5.2 采用偏心蝸殼時54-60
• 5.2.1 采用偏心蝸殼后的全工況數(shù)值模擬結(jié)果55-58
• 5.2.2 在設(shè)計壓升 20000Pa的工況時的流場詳細(xì)分析58-60
• 5.3 蝸殼錐角為 35℃時60-65
• 5.3.1 采用 35°錐角蝸殼后的全工況數(shù)值模擬結(jié)果61-63
• 5.3.2 在設(shè)計壓升 20000Pa的工況時的流場詳細(xì)分析63-65
• 5.4 蝸殼錐角為 45℃時65-70
• 5.4.1 采用 45°錐角蝸殼后的全工況數(shù)值模擬結(jié)果66-68
• 5.4.2 在設(shè)計壓升 20000Pa的工況時的流場詳細(xì)分析68-70
• 5.5 蝸殼綜合優(yōu)化70-73
• 5.6 本章小結(jié)73-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 結(jié)論74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-79
• 致謝79-80
• 附錄: 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與科研項目80

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉立軍,徐忠;離心壓氣機(jī)無葉擴(kuò)壓器內(nèi)部流動的實(shí)驗測量和數(shù)值分析[J];西安交通大學(xué)學(xué)報;2001年03期

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本文編號：638546