穩態解常被用作瞬態分析解的初始值。風機采用數值計算方法對鋸齒后緣離心風機的氣動噪聲進行了數值研究。在數值計算過程中,采用sstk-u湍流模型進行穩態數值計算,穩態結果作為瞬態計算的初始值。對風機的流場和噪聲進行了計算、分析和研究。利用cfx商用軟件對燃氣輪機輪緣密封進行了穩態和瞬態數值研究。結果表明,風機考慮靜、動葉相互作用和靜葉非定常尾跡等實際流動特性,用瞬態計算方法得到的靜盤密封效率低于穩態計算得到的靜盤密封效率。然而,瞬態計算結果更為準確。對液力變矩器的流場進行了瞬態計算,6-41風機,準確預測了液力變矩器內的實際流量。通過與實驗數據的比較,發現誤差很小,證明了瞬態計算方法對液力變矩器流場分析的正確性和有效性。風機采用穩態和瞬態計算方法對離心風機進行了計算。在瞬態計算中,穩態計算結果作為瞬態計算的初始值。在瞬態計算結果穩定后,計算出設計風機的噪聲值。
風機的設計方法,對所設計風機的穩態計算結果進行了分析。在離心風機設計完成后,根據具體設計參數建立了離心風機的三維模型。第三章采用樣機的數值計算方法,對設計工況下的風機進行了計算。原型風機和斜槽風機的比轉速分別為13.89和11.08。根據不同的比轉速,可對風機進行分類。可以看出,所設計的風機和原型風機屬于不同的系列,但在全壓、效率等方面都有所提高。可以證明第四節風機的設計方法是正確合理的。通過對設計風機的數值計算參數與風機初始設計值的比較,可以看出設計風機的總壓值高于設計目標,效率為68%,9-38風機,效率比原型風機高19.9%,總壓值由4626提高到4626。pa至5257pa,均滿足合作單位的性能要求。
可以看出,風機樣機長、短葉片的吸力面不僅產生分離現象,而且產生兩個渦,設計工況下設計風機長、短葉片的吸力面存在一些分離現象,但沒有明顯的分離現象。產生了漩渦。通過比較兩種方法的流線圖可以看出,所設計的風機的整體流動性能得到了很大的提高,設計的風機的效率得到了很大的提高。
設計風機的瞬態計算
為了后期計算風機內部的氣動噪聲,本文對離心風機內部流場采用瞬態的計算方法進行了數值計算。下面詳細介紹風機的瞬態計算過程。
瞬態計算過程中,每一個時間步內相當于計算一個穩態過程。因此在每一個時間步內都需要---計算達到收斂。瞬態計算過程中存在內迭代的概念,內迭代與穩態求解的的迭代具有相同的原理。內迭代次數可以在模型樹節點run calculation面板通過參數max iteration/time step來設置。
風機廣泛應用于冶金、化工、鋼鐵、水泥等重工業。其結構特點是整體結構緊湊,葉輪寬徑比小,內、外徑比小,9-16風機,長、短葉片分布均勻,壓力系數高,流量系數小,因此常用于高壓、小流量場合。針對風機效率低、加工工藝復雜等缺點,提出了一種改進的風機效率設計方案,并采用cfd數值計算方法進行了分析驗證。
本文對風機進行改進和設計的主要思路是利用n-s方程和sstk-u湍流模型計算斜槽風機樣機的流量。數值計算結果與原始測量數據吻合較好,證明了該計算模型和數值計算方法的可行性。通過對風機不同截面的等值線和流線的觀測,分析了葉輪通道內流動損失的原因。通過控制葉片吸力面邊界層的分離,降低了風機的內部流動損失。針對風機內部流動狀況,提出了三種不同的改進方案。在改進方案不能滿足性能要求的情況下,對風機進行了重新設計。為了使風機葉片通道內的流動合理,根據葉輪通道截面面積逐漸變化的原理,建立了風機葉片型線形成的數學模型,并根據該數學模型完成了風機葉片型線的設計。風機葉片的設計采用“雙圓弧”成形方法,不僅簡化了風機的加工工藝,聊城風機,而且使風機的總壓力提高到5257pa,效率提高到68%。后介紹了離心風機的瞬態計算方法,分析了瞬態計算中時間步長的選擇原則。采用瞬態數值方法對新設計的風機內部流動進行了數值模擬。在瞬態計算結果穩定后,風機采用fw-h模型計算了設計風機的氣動噪聲,遠場噪聲值為58db。