高速磁懸浮離心風(fēng)機氣動部分設(shè)計和仿真.pdf

1、離心風(fēng)機在社會應(yīng)用中扮演著十分重要的作用，由于其能耗低、轉(zhuǎn)速高、容積效率高且輸送氣體清潔干凈等優(yōu)點，被廣泛地應(yīng)用于化工廠、電廠以及建筑等場所的通風(fēng)換氣、排煙降溫以及處理污水中。在二級污水處理工藝系統(tǒng)中，風(fēng)機是曝氣流程系統(tǒng)的重要設(shè)備，風(fēng)機的效率是最重要的技術(shù)經(jīng)濟指標，其電耗占污水處理廠全部電耗的50％～60％。目前國內(nèi)的風(fēng)機，大部分還處于3000r/min的轉(zhuǎn)速水平，由于機械軸承的摩擦造成效率偏低。為此，專門研發(fā)新型高速磁懸浮離心風(fēng)機，合

2、理設(shè)計葉輪的樣式以及結(jié)構(gòu)尺寸，采用SOLIDWORKS繪圖軟件精確繪制葉輪及蝸殼的三維圖形，應(yīng)用CFD流動分析軟件和SIMPLE算法，直觀描述離心風(fēng)機內(nèi)部三維粘性流場，根據(jù)模擬數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)之間的對比驗證風(fēng)機設(shè)計。
　　 文章首先介紹了高速離心風(fēng)機與其他類型風(fēng)機比較所具有的突出優(yōu)點，隨后，論述了計算流體力學(xué)的理論知識和基本原理，并詳細地介紹了通用的FLUENT軟件的基本功能及特點。第三章介紹了葉輪內(nèi)流體的基本方程以及葉輪選型的依

3、據(jù)，然后推導(dǎo)出離心風(fēng)機氣動部分的結(jié)構(gòu)計算式，對部分參數(shù)選取合理的預(yù)選初值，并用MATLAB對計算過程進行編程，最終計算出包括葉片數(shù)、級數(shù)、葉輪進出口直徑以及葉輪轉(zhuǎn)速等參數(shù)。第四章以這些參數(shù)值為預(yù)選值，應(yīng)用SOLIDWORKS搭建高速風(fēng)機葉輪、擴壓器以及蝸殼等部分的三維模型，并將這些模型的STEP文件導(dǎo)入GAMBIT軟件中，采用TET/HYBRID網(wǎng)格單元、TGRID網(wǎng)格類型以及合適的網(wǎng)格尺寸對這些模型進行網(wǎng)格劃分。
　　 文章的

4、最后部分，介紹了本模型采用的幾種FLUENT邊界條件并詳述了設(shè)定過程。隨后，采用分離隱式求解器，應(yīng)用標準k-ε兩方程湍流模型，對高速磁懸浮離心風(fēng)機氣動部分進行了數(shù)值模擬，將仿真計算獲得的葉輪進出口壓力、葉輪出口圓周速度矢量以及湍動能等參數(shù)的值與對應(yīng)的設(shè)計預(yù)選值進行了分析和比較。
　　 結(jié)果表明，數(shù)值模擬計算出來的結(jié)果與設(shè)計預(yù)選數(shù)據(jù)基本吻合，驗證了本文模型設(shè)計的合理性，即本文前面經(jīng)過公式推導(dǎo)設(shè)計的葉輪、擴壓器以及蝸殼的結(jié)構(gòu)尺寸能夠