離心風(fēng)機(jī)全三維數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

離心風(fēng)機(jī)全三維數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

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1、西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文(學(xué)位研究生)題目:離心風(fēng)機(jī)全三維數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究作者:鄧敬亮學(xué)科專業(yè):航空宇航推進(jìn)理論與工程指導(dǎo)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(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于國(guó)防建設(shè)和工業(yè)生產(chǎn)中,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活中占有重要地位。研究離心風(fēng)機(jī)并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),對(duì)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(xiàng)目背景下進(jìn)行的,利用數(shù)值模擬方法對(duì)一船用離心通風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬研究,并與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,分析其內(nèi)部氣體流動(dòng)特點(diǎn),

3、在此基礎(chǔ)上對(duì)葉輪葉片以及蝸殼進(jìn)行氣動(dòng)性能方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析,主要做了以下幾方面的研究工作:(1)原始風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬。介紹原型風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)以及實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng),確定網(wǎng)格的劃分方法和數(shù)值計(jì)算的方法,并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。通過計(jì)算結(jié)果分析原始風(fēng)機(jī)流場(chǎng)的主要特點(diǎn),結(jié)果表明,原始風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能偏低,葉輪通道內(nèi)部流動(dòng)分離嚴(yán)重。(2)二元葉片的優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對(duì)原始葉輪,提出一種二元葉片型線的設(shè)計(jì)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(jì)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(duì)風(fēng)機(jī)整機(jī)效率也有較大幅度的提高。流場(chǎng)分析表明,二元優(yōu)

4、化葉輪大大削弱了流動(dòng)分離,葉輪的流場(chǎng)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(jì)葉片的基礎(chǔ)上,對(duì)葉片進(jìn)行三元探索,主要分兩個(gè)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(biāo),優(yōu)化結(jié)果表明性能得到進(jìn)一步提高。積疊線的彎掠探索表明,彎葉片和掠葉片對(duì)風(fēng)機(jī)性能有明顯影響,彎掠組合葉片的影響不是單獨(dú)彎葉片和單獨(dú)掠葉片的簡(jiǎn)單疊加。(4)葉輪與蝸殼軸向尺寸及位置耦合分析。通過對(duì)風(fēng)機(jī)整機(jī)的計(jì)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(duì)風(fēng)機(jī)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(jì)算結(jié)果

5、表明蝸殼寬度與葉輪軸向位置最佳組合的風(fēng)機(jī)能夠進(jìn)一步提高風(fēng)機(jī)整機(jī)的氣動(dòng)性能。關(guān)鍵詞:離心風(fēng)機(jī),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

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