耐高溫的軸流風機規(guī)格齊全「多圖」

本文以方案中耐高溫的軸流風機的定子葉片為例進行了詳細設計，優(yōu)化了S1流面葉型，耐高溫的軸流風機采用三維葉片技術改善了定子葉柵內的流動。通過三維數值模擬，對S2流面設計中的損失和滯后角模型進行了標定，為葉片三維建模提供了依據。通過與初步三維設計結果的比較，兩種設計方案的氣動參數徑向分布一致，證實了耐高溫的軸流風機設計過程中S2流面設計的準確性和可靠性。由于葉尖泄漏流的存在，葉尖壓力比與氣流角（圖中灰色虛擬線圈所示的面積）之間存在一定的偏差，但通過三維CFD的修正，s2的設計趨勢預測了葉尖泄漏流對氣動參數徑向分布的影響；錐形間隙改變了間隙內渦量場的分布，減少了葉尖泄漏損失，增強了耐高溫的軸流風機葉片上、中部的功能力。bec在高負荷下，定子根部出現(xiàn)了氣流分離現(xiàn)象，導致了出口氣流角和S2設置的初步三維設計。預測結果略有不同（圖中橙色虛線圈所示的區(qū)域）。耐高溫的軸流風機利用一條非均勻有理B-sline曲線來描述由四個控制點（紅點）控制的曲線，包括前緣點和后緣點。葉片體由四條非均勻曲面、兩個吸力面和兩個壓力面組成，同時與較大切圓（灰圓）和前緣后緣橢圓弧相切。利用MIT MISES程序對S1型拖纜葉片進行了流場分析。采用B-L（Baldwin-Lomax）湍流模型和AGS（Abu-Ghamman-Shaw）旁路過渡模型描述了過渡過程。

以耐高溫的軸流風機帶后導葉的可調軸流風機模型為研究對象，如圖1所示。風扇由集熱器、活動葉片、后導葉和擴散器組成。風機轉子葉片采用翼型結構，動葉14片，導葉15片，葉輪直徑d為1500mm，耐高溫的軸流風機葉頂間隙delta為4.5mm，風機工作轉速為1200r/min，輪轂比為0.6，設計工況安裝角為32度，相應設計流量和總壓為37.14m3_S-1和2348pa，結構簡圖給出了葉頂間隙均勻和不均勻的方程，其中前緣間隙和后緣間隙分別為1和2。leand te表示葉片的前緣和后緣。為了保證前緣與后緣的平均間隙為4.5mm，選取六種非均勻間隙進行分析?，F(xiàn)代軸流風機的相對徑向間隙為0.8%~1.5%[18]，改變后風機葉尖間隙的較小相對徑向間隙為1%，滿足正常運行的要求，如表1所示。其中方案1~3為漸變收縮型，方案4~6為漸變膨脹型。控制方程包括三維穩(wěn)態(tài)雷諾時均N-S方程和可實現(xiàn)的K-E湍流模型。可實現(xiàn)的K-E模型可以有效地解決旋轉運動、邊界層流動分離、強逆壓梯度、二次流和回流等問題。耐高溫的軸流風機采用分離隱式方法計算，壁面采用防滑邊界條件，壓力-速度耦合采用簡單算法。采用二階逆風法離散了與空間有關的對流項、擴散項和湍流粘性系數，忽略了重力和壁面粗糙度的影響。當耐高溫的軸流風機葉頂間隙形狀發(fā)生變化時，不可避免地會引起葉頂及其附近的吸力面和壓力面流場的分布。

與均勻間隙相比，耐高溫的軸流風機在平均葉頂間隙不變的前提下，1~3級間隙方案下的風機總壓力和效率均高于均勻間隙方案下的風機總壓力和效率；前導間隙越大，尾隨間隙越小，性能越明顯。改進是，但隨著耐高溫的軸流風機間隙的逐漸收縮，風機的性能改善逐漸減??；在優(yōu)化過程中，增加了葉片型線的幾何分析和設計點氣流角的調整模塊，以保證獲得的葉片型線能達到與原型相同的氣流轉向能力。在設計流量下，方案2和方案3下的總壓力分別增加20。對于PA和22PA，耐高溫的軸流風機效率分別提高0.69%和0.70%，特別是在小流量情況下。方案2和方案3的效率分別提高1.16%和1.20%。同時，方案1-3對應的區(qū)（>81%）變寬，根據總壓的趨勢，喘振裕度增大，穩(wěn)定工作范圍提高。但4-6級進風機的總壓和效率均低于均勻間隙，隨著間隙的增大，風機的性能下降更大。方案6的總壓力和效率分別降低了15pa和0.14%。模擬結果與參考文獻中給出的結果一致。以上分析表明，在相同流量范圍的前提下，錐形間隙的區(qū)變寬，相應的流量范圍增大，耐高溫的軸流風機的穩(wěn)定工作區(qū)增大，設計流量和左效率明顯提高，措施簡單，易于實施?？紤]到風機選型中參數裕度過大，導致軸流風機在設計流量的左側運行，可以將變細的間隙形狀作為提高風機性能的手段。為了分析不同葉尖間隙形狀下風機性能變化的內在機理，進行了內部流動特性和葉輪能力分析。

在耐高溫的軸流風機葉片前緣形成了C形軸向速度分布，在翼型阻力的作用下，流入流的軸向速度減小，形成了一個低速區(qū)。吸入面沿轉子旋轉的相反方向形成橫向壓力梯度。根據機翼理論，通過吸力面的速度高于通過壓力面的速度，吸力面后緣形成高速區(qū)。進一步討論了動葉區(qū)中間流動面內的總壓力分布。分析了在設計流量下動葉區(qū)中流面內的總壓分布。由于耐高溫的軸流風機葉片壓力面所做的工作，壓力面上的總壓力明顯高于吸力面上的總壓力，總壓力沿動葉片旋轉方向由壓力面逐漸下降到吸力面?？倝褐饾u升高，但吸入面略有變化。這是因為當氣流通過葉柵時，從吸力面到相鄰葉片壓力面的離心力沿葉片高度逐漸增大。為了抵消離心力的影響，將葉片設計為扭曲葉片后，沿葉片高度方向產生橫向壓力梯度，使兩個力達到平衡，吸力面附近有一個負壓區(qū)。由于耐高溫的軸流風機葉片的吸入面和壓力面之間的壓差較大，位于壓力側的流體通過葉尖間隙流向吸入面，導致葉尖間隙中的泄漏流。泄漏流與主流相互作用，產生較大的泄漏損失。由于葉尖泄漏流的存在，葉尖壓力比與氣流角（圖中灰色虛擬線圈所示的面積）之間存在一定的偏差，但通過三維CFD的修正，s2的設計趨勢預測了葉尖泄漏流對氣動參數徑向分布的影響。