軸流風(fēng)機(jī)內(nèi)部瞬態(tài)流場及壓力脈動特性研究.pdf

1、動葉可調(diào)軸流式通風(fēng)機(jī)因其結(jié)構(gòu)緊湊、流量大、效率高等優(yōu)點(diǎn)，已成為大型火力發(fā)電機(jī)組的重要輔機(jī)之一。軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中會產(chǎn)生振動，這主要由內(nèi)部不穩(wěn)定流動及壓力脈動引起，而且運(yùn)行中存在的動葉安裝角異常偏離，進(jìn)一步使其振動增大、內(nèi)部流動惡化，由此嚴(yán)重影響風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行。因此，深入研究動葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)在正常情形以及單動葉發(fā)生異常偏離后壓力脈動特性和內(nèi)部瞬態(tài)流場分布具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　基于CFD數(shù)值模擬軟件，以O(shè)B-84型帶后置導(dǎo)葉的單

2、級動葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)為對象，將定常計(jì)算所得流場作為非定常計(jì)算的初場，模擬了動葉可調(diào)機(jī)在正常情形下及單動葉安裝角異常偏離后內(nèi)部壓力脈動及瞬態(tài)流軸流風(fēng)場特性；同時(shí)，對單動葉異常偏離后的壓力信號進(jìn)行特征值提取，探討近似熵及樣本熵兩種復(fù)雜度算法對單動葉異常偏離的表征能力；另外，通過Ansys有限元分析模塊，對比正常情形和單動葉異常偏離后葉片表面等效應(yīng)力和總變形的變化，研究單動葉異常偏離對葉片靜力結(jié)構(gòu)的影響。
　　研究表明：正常情形下，各監(jiān)測

3、點(diǎn)處的壓力信號分布規(guī)律隨流量系數(shù)變化不明顯，均呈周期或類周期性波動，且其壓力脈動強(qiáng)度隨流量系數(shù)增加均呈下降趨勢；設(shè)計(jì)流量下，不同監(jiān)測點(diǎn)處的最高壓力脈動能量均出現(xiàn)在葉片通過頻率處，改變流量系數(shù)僅影響壓力脈動能量大?。浑S流量增加，10％葉高截面上的平均湍動能水平提高，而葉輪出口截面上的高壓區(qū)向輪轂方向移動；隨時(shí)間增加，葉片尾緣處和相鄰葉片間的湍動能增強(qiáng)；葉輪旋轉(zhuǎn)過程中，葉輪出口截面上的高壓區(qū)在機(jī)殼與輪轂間呈現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動的現(xiàn)象。
　　動葉

4、異常偏離后，各監(jiān)測點(diǎn)壓力信號周期性或類周期性波動被破壞，均出現(xiàn)不同程度異常波動，且偏離度越大其影響程度愈明顯；除葉頂間隙處，其他位置監(jiān)測點(diǎn)的壓力脈動強(qiáng)度隨偏離度增加而增強(qiáng)；動葉異常偏離改變了葉頂間隙處的時(shí)頻分布，其最大壓力脈動能量值隨偏離度增加而提高；同時(shí)，葉輪出口靜壓、90%葉高截面總壓及葉輪中間截面靜壓時(shí)均值周期性分布的規(guī)律被破壞；近似熵和樣本熵均可用來識別葉片異常偏離，但樣本熵的效果更好；另外，葉片表面最大等效應(yīng)力及最大總變形均隨