冷却用弯掠轴流风机的变型设计与数值分析.pdf

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1、20FLUIDMACHINERYVo1．40，No．2，2012文章编号：1005—0329(2012)02—0020—04冷却用弯掠轴流风机的变型设计与数值分析王军，于文文。姚瑞锋，刘静(华中科技大学，湖北武汉430074)摘要：采用Navier．Stokes方程和标准K—s湍流模型，对已有的某弯掠轴流风机进行数值模拟，并与实验结果进行对比，验证了数值方法的准确性。为满足给定的性能要求，以该风机弯掠叶片为基础，利用变型设计方法得到四种结构的叶轮并对其进行数值模拟和性能预测。比较分析Z=5时3种结构叶轮出口轴面全压分布云图及叶顶径向回转流面上流线分布图：叶顶前缘高压随叶片安装角的增

2、加而增大；回转流面上流线分布均匀，叶顶吸力面前缘存在小的涡流区域，且随叶片安装角增加而增大。关键词：轴流风机；弯掠叶片；变型设计；内流分析中图分类号：TH443文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2012．02．005DerivativeDesignMethodandNumericalAnalysisofSweptAxialFanUsedforCoolingWANGJun，YUWen—wen，YAORui—feng，LIUJing(HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China

3、)Abstract：Acertainsweptaxialfanusedforcoolingissimulatednumericallybysolvingthree—dimensionalReynolds—averagedNavier—StokesequationswiththestandardK-￡turbulentmode1．Theaccuracyofthenumericalmethodisverifiedbycomparingthenumericalsimulatedresultswiththeexperimentalones．Tomeetthegivenperformance

4、requirements，fourkindsofstructureimpellersareobtainedbyusingderivativedesignmethod，andtheyareperformednumericalsimulationandperformancepredic-tion．Compareandanalysisthetotalpressurecontoursonimpelleroutletaxialplaneandstreamlinedistributiononbladetipradialrotarysurfaceofthethreefanshavingfivei

5、mpellers．Theresultsshowed：thehiishpressureintheinletedgeofbladetipin—creasedwiththebladeinstallationangle；streamlinesontherotarysurfaceareevenlydistributed，asmallvortexregionexistingintheinletedgeofthebladetipalsoincreasedwiththebladeinstallationangle．Keywords：axialflowfan；swept-curvedblade；de

6、rivativedesign；internalflowanalysis1引言改变结构参数来得到不同特性的叶轮从而扩大使用范围的设计方法。针对风机叶轮变型设计的文弯掠叶片由20世纪40年代提出，它能显著献还不多见。改善叶轮机械的内流场特性及提高机器性能。由本文利用已有的某轴流风机的弯掠叶片，采于其突出的优点，弯掠叶片受到了国内外学者的用变型设计的方法，改变叶片安装角和叶片数得青睐和深入研究。研究发现，周向弯和轴向掠的到4种结构参数的叶轮，并通过数值模拟方法对合理匹配，可以控制径向压力梯度和沿叶高的二4种叶轮结构进行性能预测，筛选出满足给定的次流分卜。流量值和压力值的叶轮，并分析了相同

7、叶片数的目前，用于散热冷却的弯掠轴流风机已有一3种结构风机的内部流场，验证该方法的合理性。些成熟的风机模型，但是每种叶轮都有各自适合此外，分析了Z=5时3种结构风机的内部流场。的场合与工况点，在其他场合应用中经常出现规格不合适而不能满足要求的流量值和全压值的问2风机模型与变型设计思想题。变型设计是指利用某风机模型的成熟叶片并收稿日期：2011—04—06修稿日期：2012—01—182012年第40卷第2期流体机械212．1风机模型结构参数，共得到4组结构，分别为：z