基于數(shù)值模擬的無葉風(fēng)扇流場特性研究.pdf

1、無葉風(fēng)扇以其獨(dú)特的造型以及高效的通風(fēng)性能為世人所熟知，其安全性與創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，對風(fēng)扇行業(yè)產(chǎn)生了較大的影響。目前國內(nèi)外對無葉風(fēng)扇整機(jī)的研究較少，且對無葉風(fēng)扇結(jié)構(gòu)改進(jìn)的進(jìn)展也不深入。因此無葉風(fēng)扇整機(jī)研究與無葉風(fēng)扇性能提升，成為了研究的方向。
　　本文以無葉風(fēng)扇為研究對象，建立并數(shù)值模擬了無葉風(fēng)扇整機(jī)與外部流域，驗(yàn)證并解釋了流量倍增。以無葉風(fēng)扇原型為基礎(chǔ)，建立了三組不同進(jìn)口位置分流葉片葉輪無葉風(fēng)扇模型并進(jìn)行三維流場計(jì)算，分析內(nèi)部與外部流

2、場特性。為捕捉科恩達(dá)面流動細(xì)節(jié)與曲率情況，改變科恩達(dá)面曲率建立不同模型進(jìn)行了二維數(shù)值模擬，并對比分析了流動細(xì)節(jié)。將較優(yōu)的分流葉片渦輪模型與科恩達(dá)面模型整合，提出一個(gè)優(yōu)化模型，進(jìn)行三維數(shù)值模擬之后結(jié)果與原型流場情況對比。主要內(nèi)容如下：
　　(1)根據(jù)無葉風(fēng)扇各部分結(jié)構(gòu)特征，采用針對性的網(wǎng)格劃分。采用不同的湍流模型數(shù)值模擬，并設(shè)計(jì)了4組不同計(jì)算區(qū)域的無葉風(fēng)扇模型進(jìn)行數(shù)值模擬，選擇了適合于無葉風(fēng)扇的湍流模型與計(jì)算區(qū)域。采用數(shù)值模擬驗(yàn)證無

3、葉風(fēng)扇流量倍增，并用公式從理論的角度闡述無葉風(fēng)扇流量倍增原因。
　　(2)設(shè)計(jì)3組不同進(jìn)口位置分流葉片斜流葉輪的風(fēng)扇模型，模擬研究了其外部流場與內(nèi)部流場的流動特性。研究結(jié)果表明：分流葉片的添加可提升風(fēng)扇內(nèi)部流動性能，并影響外部流量變化，1/4弦長進(jìn)口模型與3/4弦長進(jìn)口模型流動性能最佳。
　　(3)在合理曲率范圍內(nèi)，建立并模擬了6種不同曲率科恩達(dá)面二維模型（包括原型），通過速度、壓力、流線等進(jìn)行分析結(jié)果，獲得最優(yōu)模型。并且確