【摘要】：風(fēng)機(jī)屬于通用機(jī)械范疇,在國民經(jīng)濟(jì)的各部門應(yīng)用十分廣泛。尤其在火力發(fā)電廠中,風(fēng)機(jī)是保證電廠安全、經(jīng)濟(jì)運行及實現(xiàn)節(jié)能減排的重要設(shè)備之一,因此對其經(jīng)濟(jì)性和安全性兩個方面進(jìn)行研究具有重要意義。本文以G4-73型離心風(fēng)機(jī)為研究對象,采用數(shù)值模擬與實驗研究相結(jié)合的方法,在分析風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動機(jī)理及結(jié)構(gòu)參數(shù)對性能影響規(guī)律的基礎(chǔ)上,利用遺傳算法對風(fēng)機(jī)性能進(jìn)行優(yōu)化,設(shè)計高效葉輪及旋渦破碎裝置,并深入研究旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象的產(chǎn)生機(jī)理及流體動力學(xué)特征。主要研究內(nèi)容及成果如下： (1)離心風(fēng)機(jī)流場動力學(xué)特征研究及參數(shù)化數(shù)值計算平臺開發(fā)。在分析網(wǎng)格劃分策略及湍流模型等對計算精度的影響基礎(chǔ)上,對離心風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流場特征進(jìn)行了數(shù)值研究及熵產(chǎn)計算,計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)吻合良好,為實現(xiàn)風(fēng)機(jī)性能預(yù)測和優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn),湍流耗散是引起熵產(chǎn)的主要原因,而粘性耗散的影響幾乎可以忽略,其中葉輪體內(nèi)熵產(chǎn)最大。在確定計算模型的基礎(chǔ)上采用VB編程語言開發(fā)了基于參數(shù)化的離心風(fēng)機(jī)數(shù)值計算平臺,包括參數(shù)化建模、FLUENT計算及數(shù)據(jù)分析三個模塊,實現(xiàn)了葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)變化時幾何建模、高質(zhì)量網(wǎng)格生成、計算模型設(shè)置、后處理及數(shù)據(jù)庫查詢等功能的完全自動化與體化,為深入研究葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對風(fēng)機(jī)性能的影響奠定了基礎(chǔ)。 (2)離心風(fēng)機(jī)性能的多目標(biāo)優(yōu)化及實驗研究�；趨�(shù)化數(shù)值計算平臺研究了葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)包括葉片數(shù)、葉片出口安裝角和葉輪出口寬度等對風(fēng)機(jī)性能的影響規(guī)律。設(shè)計正交試驗構(gòu)造訓(xùn)練樣本,基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了離心風(fēng)機(jī)性能參數(shù)預(yù)測模型,并利用遺傳算法對風(fēng)機(jī)全壓和效率進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化,獲得了新型葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)組合。為驗證優(yōu)化結(jié)果的正確性,對加裝新型葉輪的風(fēng)機(jī)分別進(jìn)行了數(shù)值模擬和實驗研究。結(jié)果表明,加裝新型葉輪后風(fēng)機(jī)全壓和效率提高,且高效區(qū)拓寬,在65%-100%相對流量范圍內(nèi),風(fēng)機(jī)噪聲降低。 (3)風(fēng)機(jī)蝸殼流場動力學(xué)特征分析及優(yōu)化。研究了離心風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)部流動規(guī)律,發(fā)現(xiàn)蝸殼內(nèi)部存在螺旋向前推進(jìn)的類S型大型旋渦運動。基于減小流動損失和泄漏損失的思想,設(shè)計了一種旋渦破碎裝置。對加裝漩渦破碎裝置前后的風(fēng)機(jī)分別進(jìn)行了數(shù)值模擬及性能和噪聲實驗。模擬結(jié)果表明,加裝旋渦破碎裝置后,大尺度旋渦得到破碎且強(qiáng)度減弱,蝸殼體內(nèi)熵產(chǎn)明顯降低,泄漏損失減小。實驗結(jié)果表明,加裝旋渦破碎裝置后,相對流量大于45%時,風(fēng)機(jī)全壓明顯增大,且高效區(qū)拓寬；風(fēng)機(jī)噪聲降低,且在最高效率點處,風(fēng)機(jī)中、低頻段噪聲明顯降低。 (4)離心風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)失速動力學(xué)特征的機(jī)理研究�；诰帉懙腢DF節(jié)流閥函數(shù)對離心風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象進(jìn)行了數(shù)值模擬,通過在流場中設(shè)置監(jiān)視點獲得了失速團(tuán)的傳播速度及失速頻率。探討了旋轉(zhuǎn)失速的發(fā)生機(jī)理及影響因素,分析了從失速先兆發(fā)展到失速團(tuán)的徑向、軸向和周向全三維的非定常遷移過程,及失速特征和失速團(tuán)個數(shù)的變化。深入探討了失速團(tuán)的周向傳播機(jī)理,且揭示了小流量區(qū)風(fēng)機(jī)全壓波動及其頻率的重要原因。研究結(jié)果為風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)失速故障的預(yù)防、監(jiān)測與診斷奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)（北京）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TH432

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張磊;王松嶺;張倩;吳正人;;離心風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)失速狀態(tài)下的流體動力學(xué)特征[J];中國電機(jī)工程學(xué)報;2012年14期

2 劉哲;王松嶺;吳正人;張磊;;電站離心風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)失速機(jī)理分析及處理對策[J];發(fā)電設(shè)備;2011年02期

3 舒暢;;離心風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)失速時頻特性及漸進(jìn)過程分析[J];華北電力技術(shù);2015年04期

4 師銅墻;袁民建;顧媛媛;祁大同;;前向離心風(fēng)機(jī)采用串列葉片葉輪降噪的試驗研究[J];流體機(jī)械;2010年05期

5 張磊;王松嶺;孔垂茂;;吹氣抑制離心風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)失速的動力學(xué)特征[J];中國電機(jī)工程學(xué)報;2013年S1期

6 張磊;王松嶺;吳正人;騫宏偉;;離心風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)加裝旋渦破碎裝置的實驗研究[J];中國電機(jī)工程學(xué)報;2009年11期

7 張磊;王松嶺;胡晨星;孔垂茂;;離心風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)失速演化過程的氣動噪聲特性[J];中國電機(jī)工程學(xué)報;2013年32期

8 李爍;劉小民;秦志剛;;偏心葉輪對多翼離心風(fēng)機(jī)氣動性能和噪聲影響的數(shù)值研究[J];風(fēng)機(jī)技術(shù);2017年01期

9 劉哲;陳世和;潘鳳萍;李京茂;;電站離心風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)失速的三維數(shù)值模擬[J];廣東電力;2012年05期

10 范杜平;楊宏宇;周Ya;賀志珍;劉永梅;黃龍林;;4-73離心風(fēng)機(jī)直葉片加強(qiáng)筋的優(yōu)化分析[J];風(fēng)機(jī)技術(shù);2017年05期

相關(guān)會議論文 前10條

1 陳升;于躍平;朱曉農(nóng);陳啟明;田奇勇;胡四兵;;離心風(fēng)機(jī)進(jìn)口間隙泄漏數(shù)值模擬分析[A];中國風(fēng)機(jī)學(xué)術(shù)論文集[C];2013年

2 曹廷云;陳雪江;秦國良;;多翼離心風(fēng)機(jī)噪聲分析的試驗及數(shù)值研究[A];中國風(fēng)機(jī)學(xué)術(shù)論文集[C];2013年

3 王瑞;王燦星;;控制速度分布的多翼離心風(fēng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計[A];中國風(fēng)機(jī)學(xué)術(shù)論文集[C];2013年

4 朱林烽;;基于C#的多翼離心風(fēng)機(jī)設(shè)計軟件開發(fā)[A];2016年中國家用電器技術(shù)大會論文集[C];2016年

5 梁之博;季俊生;黎本鋒;劉曉燕;;翼型蝸舌技術(shù)在多翼離心風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用[A];2011年中國家用電器技術(shù)大會論文集[C];2011年

6 張帥良;;小型離心風(fēng)機(jī)的振動處理及分析——風(fēng)機(jī)動平衡工作經(jīng)驗談[A];高效 清潔 安全 電力發(fā)展與和諧社會建設(shè)——吉林省電機(jī)工程學(xué)會2008年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

7 王一帆;劉沛清;胡天翔;任水利;;微型離心風(fēng)機(jī)流場分析與氣動優(yōu)化[A];2018年全國工業(yè)流體力學(xué)會議論文集[C];2018年

8 王一帆;劉沛清;胡天翔;任水利;;微型離心風(fēng)機(jī)流場分析與氣動優(yōu)化[A];2018年全國工業(yè)流體力學(xué)會議摘要集[C];2018年

9 葉嬋峰;沈波;林都;董宏麗;;基于ε約束理論和修復(fù)算子的多目標(biāo)優(yōu)化算法[A];第36屆中國控制會議論文集（B）[C];2017年

10 吳讓利;吳沛佳;秦國良;;葉片型線對離心風(fēng)機(jī)性能影響的研究[A];中國風(fēng)機(jī)學(xué)術(shù)論文集[C];2013年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 石雪松 邱明杰;重視核心產(chǎn)品研發(fā) 助力鋼鐵產(chǎn)業(yè)升級[N];中國冶金報;2009年

2 侯杰;自主創(chuàng)新打造核心競爭力[N];中國化工報;2010年

3 臺泥(句容)水泥有限公司工程師 李書兵;淺談回轉(zhuǎn)窯高溫離心風(fēng)機(jī)的維修[N];中國建材報;2013年

4 中共大連市委政策研究室 程安生;增長失速是安全大敵[N];大連日報;2019年

5 本報記者 趙白執(zhí)南;改革護(hù)航 經(jīng)濟(jì)無失速之憂[N];中國證券報;2018年

6 本報記者 劉燕春子;德國經(jīng)濟(jì)面臨“失速”風(fēng)險[N];金融時報;2019年

7 本報記者 項夢曦;歐洲經(jīng)濟(jì)“失速”[N];金融時報;2019年

8 本報見習(xí)記者 陸依斐;“自動防失速”惹的禍？[N];解放日報;2019年

9 本報記者 朱衛(wèi)東;穩(wěn)增長不失速 提質(zhì)量增效益[N];安徽經(jīng)濟(jì)報;2018年

10 紅胡子;“奔馳高速失控”事件 真相調(diào)查不應(yīng)失速[N];重慶商報;2018年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 張磊;離心風(fēng)機(jī)多目標(biāo)優(yōu)化及旋轉(zhuǎn)失速機(jī)理研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2011年

2 李亞;離心風(fēng)機(jī)振動噪聲預(yù)報與控制技術(shù)研究[D];中國艦船研究院;2018年

3 豐昊;IPT功率變換系統(tǒng)的建模與多目標(biāo)優(yōu)化研究[D];華中科技大學(xué);2018年

4 孟凡云;具有錐均衡約束的多目標(biāo)優(yōu)化的最優(yōu)性理論[D];大連理工大學(xué);2017年

5 寧偉康;進(jìn)化多目標(biāo)優(yōu)化算法研究及其應(yīng)用[D];西安電子科技大學(xué);2018年

6 程庭莉;含分布式儲能的主動配電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度方法研究[D];重慶大學(xué);2018年

7 秦志昌;非線性動力學(xué)系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化控制設(shè)計[D];天津大學(xué);2017年

8 田野;基于進(jìn)化算法的復(fù)雜多目標(biāo)優(yōu)化問題求解[D];安徽大學(xué);2018年

9 趙泱泱;設(shè)計原則導(dǎo)向的多目標(biāo)優(yōu)化軟件重構(gòu)[D];南京大學(xué);2018年

10 石美鳳;求解多目標(biāo)優(yōu)化問題的分布估計算法研究[D];重慶大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 胡彪;小型離心風(fēng)機(jī)機(jī)械振動分析及實驗研究[D];華中科技大學(xué);2011年

2 王瑞;控制速度分布的多翼離心風(fēng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計[D];浙江大學(xué);2013年

3 馬胤任;多翼離心風(fēng)機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化與降噪研究[D];華中科技大學(xué);2015年

4 付望鋒;多翼離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場分析、參數(shù)優(yōu)化及噪聲預(yù)測[D];華中科技大學(xué);2012年

5 鐘小普;多出口離心風(fēng)機(jī)流量分配規(guī)律的研究[D];華中科技大學(xué);2014年

6 劉哲;電站離心風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)失速的數(shù)值模擬研究[D];華北電力大學(xué);2011年

7 胡榮偉;多翼離心風(fēng)機(jī)設(shè)計[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

8 徐坤豪;車用離心風(fēng)機(jī)的參數(shù)化設(shè)計及其性能預(yù)估[D];上海交通大學(xué);2007年

9 李芳;空調(diào)用多翼離心風(fēng)機(jī)的優(yōu)化設(shè)計研究[D];北京建筑工程學(xué)院;2012年

10 湯以興;通風(fēng)系統(tǒng)離心風(fēng)機(jī)蝸殼的優(yōu)化設(shè)計[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2014年

本文編號：2729233