離心風機全三維數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計研究

《離心風機全三維數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。

1、西北工業(yè)大學碩士學位論文（學位研究生）題目：離心風機全三維數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計研究作者：鄧敬亮學科專業(yè)：航空宇航推進理論與工程指導教師：楚武利2015年3月Full-3DNumericalInvestigationandOptimizedDesignontheCentrifugalFanDissertationsubmittedtoNorthwesternPolytechnicalUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofEngineeringScienc

2、eByDengJingliangSupervisor:Prof.ChuWuliAeronauticalandAstronauticalPropulsionTheoryandEngineeringXi’an,P.R.ChinaMarch2015摘要摘要離心風機廣泛應(yīng)用于國防建設(shè)和工業(yè)生產(chǎn)中，在國民經(jīng)濟和日常生活中占有重要地位。研究離心風機并對其進行優(yōu)化改進，對節(jié)能減排和優(yōu)化能源配置具有重要意義。本文研究工作是在中船重工某研究所攻關(guān)項目背景下進行的，利用數(shù)值模擬方法對一船用離心通風機進行數(shù)值模擬研究，并與實驗測試結(jié)果進行對比，分析其內(nèi)部氣體流動特點，

3、在此基礎(chǔ)上對葉輪葉片以及蝸殼進行氣動性能方面的優(yōu)化設(shè)計分析，主要做了以下幾方面的研究工作：（1）原始風機的數(shù)值模擬。介紹原型風機的結(jié)構(gòu)以及實驗測試系統(tǒng)，確定網(wǎng)格的劃分方法和數(shù)值計算的方法，并將計算結(jié)果與實驗結(jié)果進行對比驗證。通過計算結(jié)果分析原始風機流場的主要特點，結(jié)果表明，原始風機氣動性能偏低，葉輪通道內(nèi)部流動分離嚴重。（2）二元葉片的優(yōu)化設(shè)計。針對原始葉輪，提出一種二元葉片型線的設(shè)計方法，利用數(shù)值模擬手段得出葉輪效率最優(yōu)的方案。數(shù)值計算結(jié)果表明，此方法得到的葉輪能較大地提高其效率和總壓升，并對風機整機效率也有較大幅度的提高。流場分析表明，二元優(yōu)

4、化葉輪大大削弱了流動分離，葉輪的流場得到了優(yōu)化。（3）三元葉片的優(yōu)化探索。在二元優(yōu)化設(shè)計葉片的基礎(chǔ)上，對葉片進行三元探索，主要分兩個方面，即是型線的三元優(yōu)化和積疊線的彎掠探索。型線的三元優(yōu)化是以孤立葉輪效率和壓升為優(yōu)化目標，優(yōu)化結(jié)果表明性能得到進一步提高。積疊線的彎掠探索表明，彎葉片和掠葉片對風機性能有明顯影響，彎掠組合葉片的影響不是單獨彎葉片和單獨掠葉片的簡單疊加。（4）葉輪與蝸殼軸向尺寸及位置耦合分析。通過對風機整機的計算分析，結(jié)果表明蝸殼的寬度以及葉輪在蝸殼中的軸向位置對風機性能均有重要影響，并存在蝸殼寬度與葉輪位置的最佳組合。數(shù)值計算結(jié)果

5、表明蝸殼寬度與葉輪軸向位置最佳組合的風機能夠進一步提高風機整機的氣動性能。關(guān)鍵詞：離心風機，優(yōu)化，葉片型線，蝸殼IABSTRACTABSTRACTCentrifugalfansarewidelyusedinnationaldefenseandindustry.Itplaysanimportantroleinthenationaleconomyanddailylife.So,studyingandoptimizingthecentrifugalfancanoptimizetheenergydistributionandreducetheemissi

6、ons.InthispapertheresearchwasinstitutedunderaresearchprojectoftheCSIC.Thenumericalsimulationwasusedtostudyamarine'scentrifugalfan,andtheresultswerecomparedwiththeexperiment.Thentheaerodynamicperformanceoftheimpellerandvolutewasoptimized.Theworksweremainlydoneinthefollowingasp

7、ects:（1）Numericalsimulationontheoriginalcentrifugalfan.Theoriginalfan'sstructureandexperimentsystemwereintroduced.Thenthegrids'divisionandnumericalcalculation'ssettingsweredone,andthesimulationresultswerecomparedwithexperimenttobeverified.Sothemainfeaturesoftheoriginalfan'sfl

8、owfieldwereanalyzedandthecalculationresultsindicatethattheaerodynami