斜流風(fēng)機的內(nèi)部流動分析與葉輪改型研究.pdf

1、斜流式葉輪一般都有蝸殼與之匹配。葉輪及其與蝸殼匹配效率的高低對整個風(fēng)機系統(tǒng)的效率起著重要的作用。隨著CFD技術(shù)的發(fā)展，已極大的推動了人們對流動機理的認識，而對機理的認識又反過來促進了葉輪機械設(shè)計技術(shù)的進步。本文即運用現(xiàn)有較成熟的CFD商業(yè)軟件對耦合蝸殼的斜流風(fēng)機內(nèi)部流場進行數(shù)值模擬，并對內(nèi)流機制進行數(shù)值分析與研究，旨在探索提高風(fēng)機性能的有效途徑。文章主要分為以下幾個部分： 第一部分對帶蝸殼的斜流風(fēng)機進行數(shù)值模擬，分析了葉片載荷分

2、布、不同通道中的二次流動和各個渦系的發(fā)展。深入分析了蝸殼內(nèi)部的流動狀況以及葉輪對蝸殼結(jié)構(gòu)的影響，獲得了蝸殼詳細的內(nèi)部流場信息，形象地再現(xiàn)了蝸殼內(nèi)部的流動情形。計算結(jié)果表明，葉輪通道內(nèi)部二次流異常復(fù)雜。葉輪出口的不均勻性引起的分離區(qū)域增多和通道之間的摻混是導(dǎo)致葉輪效率低的一個主要原因。為了進一步改善風(fēng)機性能，必須減小葉輪出口的分離流動區(qū)域、降低通道之間相互的摻混。 第二部分是將葉片的彎曲設(shè)計應(yīng)用于本文所用的斜流葉輪中。對彎曲改型后

3、的葉輪進行整機數(shù)值模擬，并把結(jié)果與原型葉輪進行比較分析。結(jié)果表明：反彎葉輪的優(yōu)勢是對葉頂?shù)男孤逗屯ǖ乐g的摻混有抑制作用，能一定程度的改善流動狀況。但由于改型的目標原理單一，彎曲改型后風(fēng)機的性能也只是在特定的工況下得到了提高，并沒有實現(xiàn)全工況下的提高。如果想要全工況范圍內(nèi)提高風(fēng)機性能，必須在考慮下游蝸殼干涉影響的情況下對葉輪的彎曲程度進行多目標形式的優(yōu)化。 本文的研究，為今后進行轉(zhuǎn)子的優(yōu)化設(shè)計指明了方向，也為蝸殼的實驗研究打下了