无壳风机导流装置的模拟与实验研究

《无壳风机导流装置的模拟与实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、无壳风机导流装置的模拟与实验研究苏厚泉左玮璐刘艳华欧阳金城（1.山东格瑞德集团有限公司，德州，253002.西安交通大学人居学院建筑环境与设备系，西安，710049；）摘要：利用Fluent软件对无壳风机的内部流场和压力场进行了模拟分析，得出气流在叶轮出口处由于截面突然扩大，压力损失惨重，是造成无壳风机效率低下的主要原因。为改善这一缺陷，设计了多种导流方案模型进行数值计算，并在此基础上进行了风机性能的对比实验。实验结果表明，安装方案2导流装置后风机的性能得到显著提升，全压效率由原先的69.4%提升至80%左右。另外，在进行导流流道设计时，导流板

2、的曲率及流道流通截面的扩张速度不应太快，否则容易发生边界层分离而使得导流板的导流扩压性能下降。导流板的安装间隙也不应过大，随着安装间隙的增大，风机的出口压力降低，风机效率下降。关键词：无壳风机导流扩压数值模拟实验研究0引言机，见图1。由于电动机壳体表面翅片结构作为一种通用机械，泵与风机在国民经复杂，为方便建模及计算，将电动机简化为济各行业各部门中都有着广泛应用，包括石一同等长度和直径的圆柱体，省略电机支油、化工、水利、船舶、轻工及电力等各个架。领域，同样，泵与风机又是耗能量最多的通用机械之一。据有关资料显示，如果能通过改造优化泵与风机的性能并采

3、用经济性高的调节方法，节电率可达30%~50%，年节电量可达1100亿千瓦时，社会效益和经济效益巨大[1]。因此，设计出高效节能的泵与风机，对节能减排有着非常重要的实际意义，是行业设计者应该努力追求的重要目标。无壳风机作为一种新型的通风设备，具（a）无壳风机实体（b）集流器模型有体积小、出风方向灵活、噪声低、安装方便等优点，近些年来正以组合风机墙的形式作为空调机组的送风单元在国内进行推广。然而，由于无壳风机的效率目前还达不到蜗壳离心风机的水平[2]，在节能方面的劣势阻碍了无壳风机的推广。为此，本文主要致力于无壳风机的性能优化研究。1无壳风机的数

4、值模型建立及实验验证利用Fluent及Gambit软件建立无壳风机的数值计算模型，根据模拟计算结果与实（c）叶轮模型（d）无壳风机整机模型验结果的偏差进行适当修正，得到准确可信图1三维模型的数值模型，为后面的模拟研究提供基础。由于无壳风机的结构模型比较复杂，如1.1模型建立及网格划分果直接对风机整体进行网格划分，不仅容易根据无壳风机的结构图纸，在前处理软出错，而且网格质量不好，影响计算结果的件Gambit中建立无壳风机的物理模型，主准确性及计算速度。因此，本文采用分块网要包括四部分：集流器、叶轮、方罩、电动格划分技术，将一个结构复杂的模型划分成

5、若干个简单的模块，然后分别对各模块进行ACS510-01变频器来调节无壳风机的运行网格划分，再将各个模块组合起来，块与块频率，风机的运行参数可直接从变频器的控之间的交界面设置成interface，实现交界面制盘显示屏上读出，包括风机的输入电流、的数据传递[3]。本文主要将无壳风机模型划电压、转速、轴功率等。分为集流器、叶轮流道、方罩流道三部分，整个模型的网格划分数量在65万左右，见图2。网格划分是整个数值模拟过程中非常关键的一步，网格划分质量的好坏将直接影响计算的精度、计算时间及计算结果的收敛性，应给与足够的重视[4]。图3风机性能测试实验台1

6、-锥形进口2-测试点13-阻尼网4-支架5-风管6-整流栅7-测试点2无壳风机性能参数的模拟计算结果和实验测试结果对比见图4。从图中可以看出，模拟值和实验值吻合良好，全压参数的最大误差小于9%，这说明本文采用的物理模型和数值计算方法是准确可信的，可作为后面分析风机内部流场，指导风机结构优化设计的重要手段。2000（a）叶轮流道（b）方罩内部流道实验值1800模拟值图2网格划分16001.2边界条件及控制方程14001200风机入口给定大气压力边界，出口给定1000风机流量，由于叶轮为转动部件，而其它为800压力/pa600静止部件，动静区域之间

7、的衔接采用MRF400（MultipleReferenceFrame）多重参考坐标2000系模型进行耦合计算，给定叶轮转速2500300035004000450050005500600065007000750080003-12900rpm，叶片壁面设置成转动壁面，其他流量/mh壁面为无滑移边界。（a）模拟结果和实验结果的全压―流量曲线对比湍流计算采用标准k-ε模型，采用75实验值SIMPLE算法求解Navier-Stokes方程，即求70模拟值65解压力耦合方程的半隐式算法，为了保证足6055够的计算精度，控制方程的求解采用二阶迎5045风格式

8、离散，近壁面处层流和过渡区域的计40算采用标准壁面函数法。计算中，收敛判据35效率/%30为进出口流量和压力不再变化且全局残差2520小于10-4。1