以風(fēng)機(jī)帶后導(dǎo)葉的可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)模型為研究對(duì)象,如圖1所示。風(fēng)扇由集熱器、活動(dòng)葉片、后導(dǎo)葉和擴(kuò)散器組成。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片采用翼型結(jié)構(gòu),動(dòng)葉14片,導(dǎo)葉15片,葉輪直徑d為1500mm,風(fēng)機(jī)葉頂間隙delta為4.5mm,風(fēng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速為1200r/min,輪轂比為0.6,設(shè)計(jì)工況安裝角為32度,相應(yīng)設(shè)計(jì)流量和總壓為37.14m3_s-1和2348pa,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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-前緣與后緣的平均間隙為4.5mm,選取六種非均勻間隙進(jìn)行分析。現(xiàn)代軸流風(fēng)機(jī)的相對(duì)徑向間隙為0.8%~1.5%[18],改變后風(fēng)機(jī)葉尖間隙的較小相對(duì)徑向間隙為1%,滿足正常運(yùn)行的要求,如表1所示。其-案1~3為漸變收縮型,方案4~6為漸變膨脹型?刂品匠贪ㄈ龖B(tài)雷諾時(shí)均n-s方程和可實(shí)現(xiàn)的k-e湍流模型。可實(shí)現(xiàn)的k-e模型可以有效地解決旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、邊界層流動(dòng)分離、強(qiáng)逆壓梯度、二次流和回流等問題。風(fēng)機(jī)采用分離隱式方法計(jì)算,風(fēng)機(jī),壁面采用防滑邊界條件,壓力-速度耦合采用簡(jiǎn)單算法。采用二階逆風(fēng)法離散了與空間有關(guān)的對(duì)流項(xiàng)、擴(kuò)散項(xiàng)和湍流粘性系數(shù),忽略了重力和壁面粗糙度的影響。
本文以方案機(jī)的定子葉片為例進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì),高溫?zé)犸L(fēng)烘干機(jī),優(yōu)化了s1流面葉型,風(fēng)機(jī)采用三維葉片技術(shù)-了定子葉柵內(nèi)的流動(dòng)。通過三維數(shù)值模擬,對(duì)s2流面設(shè)計(jì)中的損失和滯后角模型進(jìn)行了標(biāo)定,為葉片三維建模提供了依據(jù)。通過與初步三維設(shè)計(jì)結(jié)果的比較,兩種設(shè)計(jì)方案的氣動(dòng)參數(shù)徑向分布一致,證實(shí)了風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)過程中s2流面設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和-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-fd的修正,s2的設(shè)計(jì)趨勢(shì)預(yù)測(cè)了葉尖泄漏流對(duì)氣動(dòng)參數(shù)徑向分布的影響;bec在高負(fù)荷下,定子根部出現(xiàn)了氣流分離現(xiàn)象,導(dǎo)致了出口氣流角和s2設(shè)置的初步三維設(shè)計(jì)。預(yù)測(cè)結(jié)果略有不同(圖中橙色虛線圈所示的區(qū)域)。風(fēng)機(jī)利用一條非均勻有理b-sline曲線來描述由四個(gè)控制點(diǎn)(紅點(diǎn))控制的曲線,包括前緣點(diǎn)和后緣點(diǎn)。葉片體由四條非均勻曲面、兩個(gè)吸力面和兩個(gè)壓力面組成,同時(shí)與較大切圓(灰圓)和前緣后緣橢圓弧相切。利用mit mises程序?qū)1型拖纜葉片進(jìn)行了流場(chǎng)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。
在風(fēng)機(jī)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(gè)低速區(qū)。吸入面沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的相反方向形成橫向壓力梯度。根據(jù)機(jī)翼理論,通過吸力面的速度高于通過壓力面的速度,木材干燥風(fēng)機(jī),吸力面后緣形成高速區(qū)。進(jìn)一步討論了動(dòng)葉區(qū)中間流動(dòng)面內(nèi)的總壓力分布。分析了在設(shè)計(jì)流量下動(dòng)葉區(qū)中流面內(nèi)的總壓分布。由于風(fēng)機(jī)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(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)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?yàn)楫?dāng)氣流通過葉柵時(shí),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(shè)計(jì)為扭曲葉片后,沿葉片高度方向產(chǎn)生橫向壓力梯度,使兩個(gè)力達(dá)到平衡,烘干風(fēng)機(jī),吸力面附近有一個(gè)負(fù)壓區(qū)。由于風(fēng)機(jī)葉片的吸入面和壓力面之間的壓差較大,位于壓力側(cè)的流體通過葉尖間隙流向吸入面,導(dǎo)致葉尖間隙中的泄漏流。泄漏流與主流相互作用,產(chǎn)生較大的泄漏損失。
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