一种轴流风机的设计及其性能的数值分析
轴流风机在现代社会的广泛应用，使得对轴流风机合理设计的要求越来越高。传统的轴流风机设计主要通过样机风洞实验进行，其成本较高、效率低下、设计周期较长的特点已不满足当前工程实践应用。为了提高轴流风机设计的经济性，通过数值模拟方法设计轴流风机成为当前的主要研究方向之一。 论文以轴流风机为研究对象，首先介绍了轴流通风机气动设计的叶片设计方法，通过Howell叶栅法设计了一种轴流风机动叶轮叶片以及后导轮叶片。接着论文阐述了轴流风机气动性能模拟的整机三维流场数值模拟方法，包括数值建模、网格划分、边界条件设置、收敛判据等，并最终通过采用适合的建模方式和数值模拟后处理得到所设计轴流风机的全压和全压效率曲线，以Howell叶栅法设计的叶轮为基准，分析了该风机安装角、后导叶、叶片数对其性能的影响。 通过上述研究可以得到以下结论:(1)基于Howell叶栅法设计的轴流风机全压与全压效率符合设计要求。(2)通过等环量设计的轴流风机叶片有较大的扭曲程度，在动叶轮出口处空气有较大的周向动能，且该动能不能很好的转化为压力能，使得轴流风机的效率大幅下降。加装后导叶可以对动叶轮出口处的流场进行整流，迫使动叶轮出口处空气周向分速度所对应的动能大部分转化为压力能，从而提高轴流风机效率。(3)采用叶栅法设计轴流风机的叶片数为设计之初的既定参数，不可以随意增加。在叶栅中相邻叶片之间相互干扰产生涡流，增加叶片数会导致相邻叶片之间互相影响的程度加大，加剧了叶片之间涡流的产生，从而降低风机的效率。(4)叶轮转速与进口流量一定的情况下，翼型安装角的大小受进口冲角的影响。进口冲角一旦确定，翼型的参数即确定下来，翼型的动力特性亦确定下来。随意改变翼型安装角的大小即变相改变了翼型前缘点处来流速度的方向，不符合翼型的动力特性，从而影响了风机的整体性能，使得效率下降。
轴流风机;Howell叶栅法;CFD数值模拟;气动设计
兰州交通大学
硕士
动力机械及工程
金花;张昆
2017
中文
TH432.1
65
2017-12-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）