论文部分内容阅读
近些年来，随着工业水平的发展，我国对交通运输也提出了高速和重载的要求。对重载机车运行性能的要求比较苛刻，从而对机车加热装置的冷却要求较高，因此冷却轴流风机的设计及运行性能尤为重要。另外，由于轴流式通风机叶轮与外壳存在一定的间隙，会造成叶顶泄漏流动并产生泄漏涡，会直接影响轴流式通风机运行的性能。因此，分析轴流风机的内部流场以及叶顶间隙对轴流式风机性能的影响对工业上风机的实际应用有重要的意义。
本文主要利用计算流体力学，以冷却轴流式通风机为研究对象。在SolidWorks建立轴流式通风机的整机模型，利用ICEM软件对所建模型进行网格划分，本文的模型网格主要采用的是非结构网格，将网格导入FLUENT软件进行模拟计算，边界条件分别采用速度进口和压力出口，湍流计算模型选择大涡模拟，压力-速度耦合采用SIMPLE算法，压力离散格式选择PRESTO!，动量方程选择二阶中心差分格式，时间项选择二阶精度隐式差分格式，松弛因子设置保持默认，计算结果收敛的判断条件是所有变量的残差绝对值小于10-3。本次模拟主要分析轴流风机整机和叶轮叶片以及其轴面，子午面的压力和速度分布。通过改变轴流式通风机的叶顶间隙，分析叶顶间隙对轴流式风机整体性能的影响。
数值结果表明:
(1)由于叶顶间隙的存在，会使叶片压力面与吸力面存在压力梯度，从而会造成叶顶间隙处的泄漏流动，在叶片吸力面靠近叶顶位置会存在一个低压区，这个区域是叶项间隙泄漏涡发生的位置。随着叶顶间隙的增加，泄漏涡越来越大，影响范围会逐渐增大，涡核的位置会在叶片吸力面径向位置向下移动。
(2)叶轮出口的速度受到叶顶间隙泄漏流的影响，使其速度在叶片顶端附近的速度较低，随着间隙的增加，在靠近叶顶的流体的速度亏损也明显增加。
(3)随着叶顶间隙的增加，轴流式风机的压差和效率均减小，另外在大流量区域叶顶间隙对轴流式风机的影响大于小流量区域，并且在大流量区域随着间隙的增加，轴流式风机的压差和效率的下降幅度均增加。
本文主要利用计算流体力学，以冷却轴流式通风机为研究对象。在SolidWorks建立轴流式通风机的整机模型，利用ICEM软件对所建模型进行网格划分，本文的模型网格主要采用的是非结构网格，将网格导入FLUENT软件进行模拟计算，边界条件分别采用速度进口和压力出口，湍流计算模型选择大涡模拟，压力-速度耦合采用SIMPLE算法，压力离散格式选择PRESTO!，动量方程选择二阶中心差分格式，时间项选择二阶精度隐式差分格式，松弛因子设置保持默认，计算结果收敛的判断条件是所有变量的残差绝对值小于10-3。本次模拟主要分析轴流风机整机和叶轮叶片以及其轴面，子午面的压力和速度分布。通过改变轴流式通风机的叶顶间隙，分析叶顶间隙对轴流式风机整体性能的影响。
数值结果表明:
(1)由于叶顶间隙的存在，会使叶片压力面与吸力面存在压力梯度，从而会造成叶顶间隙处的泄漏流动，在叶片吸力面靠近叶顶位置会存在一个低压区，这个区域是叶项间隙泄漏涡发生的位置。随着叶顶间隙的增加，泄漏涡越来越大，影响范围会逐渐增大，涡核的位置会在叶片吸力面径向位置向下移动。
(2)叶轮出口的速度受到叶顶间隙泄漏流的影响，使其速度在叶片顶端附近的速度较低，随着间隙的增加，在靠近叶顶的流体的速度亏损也明显增加。
(3)随着叶顶间隙的增加，轴流式风机的压差和效率均减小，另外在大流量区域叶顶间隙对轴流式风机的影响大于小流量区域，并且在大流量区域随着间隙的增加，轴流式风机的压差和效率的下降幅度均增加。