基于风机进口预旋的数值分析与应用研究.pdf

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1、研究与分析2012年第2期(总第118期)·机械研究与应用·基于风机进口预旋的数值分析与应用研究周帆，叶舟(上海理工大学能源与动力工程学院，上海200093)摘要：运用NUMECA软件对轴流风机在预旋角为一3O。～30。范围内的流动情况进行数值模拟，获得了风机总体性能变化规律，叶片裁荷和流动损失分布，以及气流参数沿叶高及周向分布情况，详细分析预旋调节对风机性能的影响，这些将为前导叶以及VSR预旋装置的设计和调节提供参考依据。关键词：1轴流风机；进口预旋；数值模拟；VSR中图分类号：TH123文献标识码：A文章编

2、号：1007-4414(2012)02-0034-04Numericalanalysisandappliedresearchbasedonpre——rotationoftheaxialfanZhouFan．YeZhou(Schoolofenergyandpowerengineering，UniversityofShanghaiforscienceandtechnology，Shanghai200093，China)Abstract：ByusingNUMECACFDsoftware，basedonthenumer

3、icalsimulationofthemovementtOtheaxialfaninthepre—rotationangleof-30。一30。range，theresultsshowtheoverallperformancevariationofthefan，distributionofbladeloadandflowloss。moreover，flowparametersalongtheleavesofhighandcircumferentialdistribution，theafectthatthepre

4、—rotationregulationOnthefanperformanceisanalyzedindetail．Thesecouldprovidereferencefortheleadingleafdesignandpre—rota-ringdevicesregulation．Keywords：axialfan；pre-rotation；numerical；VSR1前言2物理模型和数值计算现代叶轮机械研究以高负荷，高效能，低噪音，小2．1研究对象尺度为叶轮设计标准，对风机的研究和应用分析，很此外研究对象是根据

5、用户要求的风扇结构尺寸大程度取决于对真实流动现象本质的了解，其中进口和气动参数设计的轴流风机，叶轮直径D。为0．4m，流动是影响风机效率的一个决定性因素，进口气流预轮毂比为0．5，叶栅稠度下为1。标准空气条件下，旋的大小和方向将会直接影响叶轮中的流动性能和流量Q为0．9m／s，全压P为120Pa。风机为单级叶做功能力，同时恰当的预旋还可以减小冲角损失和振轮，叶轮与电机直连，电机转速为1450r／min。叶轮叶动噪音。片设计采用孤立叶型设计法，本文重点研究叶轮进口目前普遍采用的风机进口气流调节方法有进气预旋对风机

6、性能的影响，考虑到简化模型等因数，本阀调节，变频调节，进口预旋调节¨。相比之下，进为叶片采用变截面直叶片形式。模型如图1所示。气预旋调解法通过调节人口气流角度改变运行工况，2．2计算方法具有调节范围宽，节能性好等优点，广泛应用于转速采用NUMECACFD软件固定的较大、中型压缩机、鼓风机。Fine／Turbo模块数值计算，求解国内外学者在进口预旋调节装置节能应用以及三维雷诺平均NS方程，选用预旋测试技术方面做了一些研究，但是对风机叶轮进Spalart—Allmaras湍流模型，方口预旋的详细分布规律以及在设计中

7、如何考虑其影程的空间离散采用有限体积法图1风机模型响尚待进一步研究。的二阶迎风TVD格式，时间推为了要提高叶轮的流动特性，减少叶轮流道内的进方法采用四阶Runge—Kutta损失，增加叶轮的工作效率，就有必要对叶轮内部的法显示格式，采用三重网格加速收敛。边界条件设流动结构进行分析。笔者采用全可控涡法在设计工置：在进口端给定总温总压和进气方向；出口端为质况附近对不同预旋角时风扇总体性能以及流动细节量流量出口边界条件；风道内壁，叶片，轮毂均选择无进行数值模拟，分析总结了进口预旋调节的基本规律滑移固体壁面；风机旋转区

8、采用多参考系坐标模型，及调节机理，这些将为前导叶及VSR的设计和调节给定转速。提供参考依据。进气预旋是指通过改变叶轮人口前可转动导叶收稿日期：2012—02—24作者简介：周帆(1985一)，男，湖北武汉人，在读硕士，研究方向：液轮机械设计与研究。·34··机械研究与应用·2012年第2期(总第118期)研究与分析的角度，使叶轮人口处气流产生偏离轴向的旋绕。物体周围的三维分离流动，可用