小型軸流式風(fēng)機(jī)通流部件優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，拓展了軸流式風(fēng)機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，但其所面對的問題更加多元化，對其性能的要求更高。由于風(fēng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速較高，內(nèi)部流動復(fù)雜，設(shè)計(jì)上的缺陷容易導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的效率低下和噪聲偏高，研究其內(nèi)部通流部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)有助于改善風(fēng)機(jī)的性能。本文通過建立風(fēng)機(jī)的多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，獲得葉輪和后導(dǎo)流器等通流部件的基本設(shè)計(jì)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上研究了后導(dǎo)流器葉型參數(shù)變化對風(fēng)機(jī)性能的影響，得到后導(dǎo)流器較優(yōu)的葉型參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了動靜葉輪參數(shù)的良好匹配，有效提高了風(fēng)機(jī)的

2、全壓效率，降低了功率和噪聲。本文的主要研究內(nèi)容和成果如下。
　　根據(jù)風(fēng)機(jī)各部分的損失，建立以風(fēng)機(jī)的全壓效率和聲壓級為分目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型，確定適合設(shè)計(jì)變量及其它參數(shù)的約束條件，應(yīng)用ISIGHT的多島遺傳算法，聯(lián)合Matlab優(yōu)化計(jì)算目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化后風(fēng)機(jī)的理論性能得到改善，理論計(jì)算表明氣動損失主要是由葉輪和后導(dǎo)流器引起的。根據(jù)優(yōu)化后的基本設(shè)計(jì)參數(shù)，運(yùn)用SolidWorks軟件對后導(dǎo)流器進(jìn)行初始設(shè)計(jì)，完成葉輪等部件的幾何建模。

3、　　研究軸向間隙對風(fēng)機(jī)性能的影響并確定合理的取值，從葉片弦長、葉根安裝角、葉片扭轉(zhuǎn)角等方面設(shè)計(jì)后導(dǎo)流器翼型葉片，通過CFD分析得到優(yōu)化拉丁方試驗(yàn)設(shè)計(jì)下的后流器葉型最佳參數(shù)組合。對比初始設(shè)計(jì)的后導(dǎo)流器，使用新設(shè)計(jì)的后導(dǎo)流器，改善了風(fēng)機(jī)的性能，證明后導(dǎo)流器翼型葉片的設(shè)計(jì)是有效的。相對于原風(fēng)機(jī)，新設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的全壓效率提高了14％，軸功率降低了12W。風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場特性的分析表明流動性良好，進(jìn)一步證明了風(fēng)機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是正確的。
　　基于FLU

4、ENT的噪聲模型預(yù)測了風(fēng)機(jī)的聲功率與聲壓級。原風(fēng)機(jī)的模擬結(jié)果十分接近試驗(yàn)結(jié)果，證明噪聲仿真方法是正確的。聲功率的分析結(jié)果表明葉輪、靜導(dǎo)葉前緣區(qū)域及旋轉(zhuǎn)區(qū)域處的機(jī)殼是主要的噪聲來源。在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速18480rpm下新設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的最大噪聲值為84.3dB，在原轉(zhuǎn)速18901rpm下的最大噪聲值為85.8 dB，均低于原設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的噪聲，證明各通流部件的設(shè)計(jì)有利于降低風(fēng)機(jī)噪聲。
　　在ANSYS Workbench平臺上基于單向流固耦合研究了風(fēng)