旋渦風機的葉輪葉片為什么具有弧度
瀏覽：2409 發布日期：2019-03-18 00:59
漩渦風機由于計算不同形式的倒角葉片在不同工況點下的性能,需要很多組計算數據,考慮到計算資源，為了加快計算速度和能適應網格質量較差的工況。
本文采用單方程Spalar-Allmaras模型,基于應力/渦量的S-A ,求解器選用基于壓力的穩態3D雙精度求解器,壓力一速度耦合，SIMPLEC算法; 散格式:壓力采用標準格式，動量和湍動能選用二階迎風格式，其他選用Fluent默認選項。
邊界條件:速度進口(依據試驗數據換算得出各工況點對應進口速度,按照相關公式計算湍流強度和水力直徑)，自由出口,標準壁面雨數，葉輪旋轉區采用MRF多黎考系，轉速2950/ min,完體區域為靜止流體區,葉輪和殼體交界處采用interior'。
計算結果：由于漩渦風機吸力面倒角 和壓力面倒角已經做過試驗,有試驗結果做爹照，故先對這兩個模型進行數值模擬，得出結果后分析是否與試驗結果保持一致方可確定所選數值模型的可靠性。
從而應用到其他葉片模型下面是截取的部分后處理結果。殼體靜樂 云圖和徑向截面的相對速度云圖分布情況
如圖10.11所示，可以看出,模擬的結果與旋渦風機工作原理是一致的，即進口到出口壓力是逐漸增加的，殼體流道和葉輪流道內的流體主嬰存在縱向旋滿，流道兩側的流體具有一定的對稱性，這說明該模型具有一定可行性。
本文采用單方程Spalar-Allmaras模型,基于應力/渦量的S-A ,求解器選用基于壓力的穩態3D雙精度求解器,壓力一速度耦合，SIMPLEC算法; 散格式:壓力采用標準格式，動量和湍動能選用二階迎風格式，其他選用Fluent默認選項。
邊界條件:速度進口(依據試驗數據換算得出各工況點對應進口速度,按照相關公式計算湍流強度和水力直徑)，自由出口,標準壁面雨數，葉輪旋轉區采用MRF多黎考系，轉速2950/ min,完體區域為靜止流體區,葉輪和殼體交界處采用interior'。
計算結果：由于漩渦風機吸力面倒角 和壓力面倒角已經做過試驗,有試驗結果做爹照，故先對這兩個模型進行數值模擬，得出結果后分析是否與試驗結果保持一致方可確定所選數值模型的可靠性。
從而應用到其他葉片模型下面是截取的部分后處理結果。殼體靜樂 云圖和徑向截面的相對速度云圖分布情況
如圖10.11所示，可以看出,模擬的結果與旋渦風機工作原理是一致的，即進口到出口壓力是逐漸增加的，殼體流道和葉輪流道內的流體主嬰存在縱向旋滿，流道兩側的流體具有一定的對稱性，這說明該模型具有一定可行性。
從圖12性能曲線可以看出，雖然同一工況下數值模擬的全壓比試驗值大很多,但從性能曲線的趨勢可以看出，模擬結果與試驗結果還是一致的:同樣反映出漩渦風機的壓力隨流量的減小具有陡升的特點,
并且吸力面倒角的全壓比壓力面倒角高很多,特別在小流量區域更明顯。風機全壓的模擬值比試驗值大很多的原因可以歸結如下幾點:
(1)模型中去除了隔舌的影響,實際這一部分的損失比較大。
(2)模型進出口直接選為徑向截面，并沒有彎曲成與葉輪轉軸致的方向，這和實際比減少了進出口處的大渦損失。
(3)模型的葉輪與殼體之間沒有問隊，這樣與實際相比忽略了泄漏損失等等。由于這些因素的存在導致數值結果比試驗結果大出很名,這是符合實際情況的但模擬的結果和試驗結果能定性地保持一致,
說明漩渦風機模擬結果在一定程度上還是可以接受的。因此可以用該數值方法模擬其他葉片形式的風機。徑向直葉片未倒角、葉片壓吸兩面都倒角、吸力面倒角、壓力面倒角4種風機的數值計算結果如圖13所示。
從上圖中可以看出,在同一工況點下風機全壓從高到低依次是吸力面倒角壓吸面都倒角、壓力面倒角直葉片未倒角。
這和上面理論分析預測的結果相比大體是致的。但是理論分析得出直葉片未倒角要比壓力面倒角的單個通道理論能量頭大，而數值計算結果卻是該兩種情況的全壓在小流量時很接近，大流量時壓力面倒角比未倒角葉片稍高。
因為漩渦風機流量大，側流道氣體的速度就大，湍流強度就大，造成沖擊損失較多，而壓力面倒角雖然從上面理論分析比未倒角能量頭低,但倒角相當于進口集流器.會減少流動的沖擊損失，而流量越大這種損失就越多，
實際流動偏離理論流動越大，也即效率會下降，這和文獻[2]試驗測得旋渦風機效率隨流量先增加后減小(大流量的效率減小)是一致的。
故造成大流量時壓力面倒角的全壓比未倒角高。因此數值計算的結果基本上與理論分析結果一致，
但大流量時,氣體速度大,湍動度大，與無限多葉片理論假設的流動模型相差較大，此時不能完全靠速度三角形理論分析來解釋大流量區的現象,
但倒角的集流器作用會堿少流動損失,能很好的解釋了這一現象
http://www.rkart.cn
這和上面理論分析預測的結果相比大體是致的。但是理論分析得出直葉片未倒角要比壓力面倒角的單個通道理論能量頭大，而數值計算結果卻是該兩種情況的全壓在小流量時很接近，大流量時壓力面倒角比未倒角葉片稍高。
因為漩渦風機流量大，側流道氣體的速度就大，湍流強度就大，造成沖擊損失較多，而壓力面倒角雖然從上面理論分析比未倒角能量頭低,但倒角相當于進口集流器.會減少流動的沖擊損失，而流量越大這種損失就越多，
實際流動偏離理論流動越大，也即效率會下降，這和文獻[2]試驗測得旋渦風機效率隨流量先增加后減小(大流量的效率減小)是一致的。
故造成大流量時壓力面倒角的全壓比未倒角高。因此數值計算的結果基本上與理論分析結果一致，
但大流量時,氣體速度大,湍動度大，與無限多葉片理論假設的流動模型相差較大，此時不能完全靠速度三角形理論分析來解釋大流量區的現象,
但倒角的集流器作用會堿少流動損失,能很好的解釋了這一現象
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