基于CFD數(shù)值模擬的軸流風機性能分析.pdf

1、軸流式通風機是一種重要的葉輪機械，在工業(yè)生產(chǎn)中有著大量的應用。同時，軸流風機也是工業(yè)生產(chǎn)中主要的耗電設備之一。國內(nèi)風機廠商對軸流風機的設計研發(fā)通常以實驗為主要手段，通過大量的實驗數(shù)據(jù)對比從而得到較好的優(yōu)化結果。在實驗優(yōu)化的過程中，經(jīng)常伴隨著如新產(chǎn)品開發(fā)周期過長、人力影響因素過大等諸多不利因素，而且由于成本原因，對于風機葉片本身結構所引起的性能變化研究較少。因此，利用先進的數(shù)值模擬方法對軸流風機進行仿真分析不僅可以減少一部分對人力財力的消

2、耗，還可以大大縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期。
　　本文利用Gridgen與CFX等數(shù)值仿真軟件，以增大本文研究對象靜壓及靜壓效率為目標，對浙江省某通風設備公司的單級軸流風機進行模擬。
　　首先介紹了軸流風機的實驗研究方法。在介紹軸流風機的工作原理及本文研究對象的基本參數(shù)的基礎上，借助公司所有的通風機實驗平臺對軸流風機進行實驗研究，并處理所獲得的實驗數(shù)據(jù)，得到在實驗條件下的軸流風機性能曲線。
　　第三章主要介紹軸流風機的數(shù)值模擬研

3、究。首先介紹了數(shù)值模擬的基本原理、守恒方程、湍流模型及網(wǎng)格的生成技術。然后利用Solidworks和Gridgen建立軸流風機實體模型及網(wǎng)格，并利用CFX設置相應的實驗條件后求解。
　　第四章是對數(shù)值模擬結果的分析和探討。首先將數(shù)值模擬結果與原有實驗結果對比，得出適合此次模擬的SST湍流模型。而后根據(jù)其靜壓-流量曲線及靜壓效率-流量曲線分析其產(chǎn)生性能變化的原因，通過風機內(nèi)部靜壓云圖及速度云圖加以驗證。
　　最后分析了軸流風機

4、葉片結構及葉頂間隙變化對其性能的影響。在不改變?nèi)~片安裝角的基礎上，分別模擬葉片上弦差為45mm、50mm、55mm、60mm的情況，得出增大葉片上弦差可以改善軸流風機性能的結論。通過對比葉頂間隙δ為3mm、5mm、7mm的情況，得到減小葉頂間隙后軸流風機不僅具有更高的靜壓值，也具有更高的靜壓效率。經(jīng)對比后，選擇上弦差為60mm、葉頂間隙δ為3mm的優(yōu)化方案，優(yōu)化后在額定工況下（7.179kg/s）整體靜壓提升60.4Pa，靜壓效率提高2