【摘 要】
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箱式无蜗壳风机是离心风机的一种,与传统离心风机相比具有体积小,噪声低,出风方向任意等优点,但也存在静压不足,效率较低下等问题,因此研究如何提高箱式无蜗壳风机的性能十分必要。本文采用数值模拟的方法,以提高风机性能为目标,围绕某型箱式无蜗壳风机的箱体结构及其导流板结构进行优化研究。针对箱式无蜗壳风机的特点,分析了箱式无蜗壳风机内部流动规律和能量损失特性,以提高风机性能为目标对箱式无蜗壳风机箱体的三个重
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箱式无蜗壳风机是离心风机的一种,与传统离心风机相比具有体积小,噪声低,出风方向任意等优点,但也存在静压不足,效率较低下等问题,因此研究如何提高箱式无蜗壳风机的性能十分必要。本文采用数值模拟的方法,以提高风机性能为目标,围绕某型箱式无蜗壳风机的箱体结构及其导流板结构进行优化研究。针对箱式无蜗壳风机的特点,分析了箱式无蜗壳风机内部流动规律和能量损失特性,以提高风机性能为目标对箱式无蜗壳风机箱体的三个重要结构:箱体宽度、出口面积和轴向长度进行了研究。结果表明:在轴向送风的箱式无蜗壳风机箱体内部,气流运动轨迹呈现出沿箱体壁面的螺旋状流动。与传统离心风机相比,箱式无蜗壳风机存在两处主要的能量损失:叶轮出口处由于空间变大而造成的损失和高速气流撞击箱体壁面造成的冲击损失。对原型机叶轮来说最佳箱体宽度为1.8D。出口面积边长应尽量大于0.7倍的箱体宽度。箱体轴向长度对风机静压影响较小。研究了在设置导流板过程中遇到的径向间隙和轴向间隙问题,讨论了两种多导流板设置方式的优劣,并进一步研究了导流板与箱体壁面间距和导流板数量对风机性能的影响。结果表明:设置导流板可以达到提高风机静压的目的。采用同心异径圆的多导流板设置方式更经济。最佳径向间隙为2mm,最佳轴向间隙为0mm。导流板与箱体壁面间距的最佳尺寸为30mm。额定工况下最优导流板数量为5个。采用响应面分析法同时对箱体结构及其导流板结构进行优化,以静压和效率为优化目标,获得了优化模型。结果表明:响应面分析法提供的预测模型可以对模拟结果进行较好的拟合,与原型机相比,优化模型在静压上提高了16.9%,在全压效率上提高了3.4%。
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