控制速度分布的多翼離心風機優(yōu)化設計.pdf

1、多翼離心風機是一種廣泛應用在工業(yè)與民用通風領域的流體機械。多翼離心風機的結構特點是整體體積小，葉輪寬徑比大、內(nèi)外徑比大、葉片數(shù)量多，性能特點是壓力系數(shù)高，流量系數(shù)大，噪聲比較低，因此是空調(diào)裝置的首選。由于效率比較低，因此本文通過提出優(yōu)化的設計方法設計葉輪，提高其效率，并采用CFD數(shù)值模擬進行分析與驗證。
　　本文設計葉輪的主要思想是從造成葉輪流道內(nèi)流動損失的根源出發(fā)，控制流道內(nèi)邊界層的增長、分離以達到減少流動損失的目的，實現(xiàn)葉輪的

2、優(yōu)化設計，使得葉道內(nèi)的流動更加合理。通過對現(xiàn)有研究成果的分析，總結提煉了包括最大加速系數(shù)和最大加速位置系數(shù)等流動控制參數(shù)，這些流動控制參數(shù)對葉輪內(nèi)流動有重要影響，可以體現(xiàn)對流動的控制，同時它們又與沿流道的速度分布直接相關，因此研究這些流動控制參數(shù)的最佳值即可達到優(yōu)化葉輪設計的目的。首先采用考慮旋轉和曲率的二維湍流邊界層積分方程分析不同控制參數(shù)情況下葉輪葉道內(nèi)邊界層增長和分離，通過邊界層動量厚度決定最佳控制參數(shù)，在此基礎上建立相應的優(yōu)化速

3、度分布數(shù)學模型，并根據(jù)此模型確定最佳速度分布，而后根據(jù)速度分布設計出風機葉片型線，并判斷設計結果是否滿足壓力流量要求，若滿足則完成優(yōu)化設計。
　　本文將原始機型和新型設計的模型應用N-S方程，并結合RNGk-ε湍流模型進行流動計算，基于數(shù)值模擬結果的原始機型性能預測和實驗結果吻合良好，證實了所采用的計算模型和數(shù)值方法的可行性。通過數(shù)值模擬，比較了不同模型和原始機型的性能，并選擇了最優(yōu)化模型，最優(yōu)化模型各工況下全壓效率平均提高3.2