高速磁懸浮離心風(fēng)機(jī)氣動(dòng)部分設(shè)計(jì)和仿真.pdf

1、離心風(fēng)機(jī)在社會(huì)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(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于化工廠、電廠以及建筑等場(chǎng)所的通風(fēng)換氣、排煙降溫以及處理污水中。在二級(jí)污水處理工藝系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)是曝氣流程系統(tǒng)的重要設(shè)備，風(fēng)機(jī)的效率是最重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，其電耗占污水處理廠全部電耗的50％～60％。目前國(guó)內(nèi)的風(fēng)機(jī)，大部分還處于3000r/min的轉(zhuǎn)速水平，由于機(jī)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(jī)，合

2、理設(shè)計(jì)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(dòng)分析軟件和SIMPLE算法，直觀描述離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部三維粘性流場(chǎng)，根據(jù)模擬數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)之間的對(duì)比驗(yàn)證風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)。
　　 文章首先介紹了高速離心風(fēng)機(jī)與其他類型風(fēng)機(jī)比較所具有的突出優(yōu)點(diǎn)，隨后，論述了計(jì)算流體力學(xué)的理論知識(shí)和基本原理，并詳細(xì)地介紹了通用的FLUENT軟件的基本功能及特點(diǎn)。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(jī)氣動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)計(jì)算式，對(duì)部分參數(shù)選取合理的預(yù)選初值，并用MATLAB對(duì)計(jì)算過(guò)程進(jìn)行編程，最終計(jì)算出包括葉片數(shù)、級(jí)數(shù)、葉輪進(jìn)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(jī)葉輪、擴(kuò)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(duì)這些模型進(jìn)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(guò)程。隨后，采用分離隱式求解器，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)k-ε兩方程湍流模型，對(duì)高速磁懸浮離心風(fēng)機(jī)氣動(dòng)部分進(jìn)行了數(shù)值模擬，將仿真計(jì)算獲得的葉輪進(jìn)出口壓力、葉輪出口圓周速度矢量以及湍動(dòng)能等參數(shù)的值與對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)預(yù)選值進(jìn)行了分析和比較。
　　 結(jié)果表明，數(shù)值模擬計(jì)算出來(lái)的結(jié)果與設(shè)計(jì)預(yù)選數(shù)據(jù)基本吻合，驗(yàn)證了本文模型設(shè)計(jì)的合理性，即本文前面經(jīng)過(guò)公式推導(dǎo)設(shè)計(jì)的葉輪、擴(kuò)壓器以及蝸殼的結(jié)構(gòu)尺寸能夠