轴流风机实验台设计及风机内部流动的数值研究

论文摘要

本文首先综述了一台带前后导叶的轴流风机及风机实验台的设计方法及过程,然后采用NUMECA的Fine/Turbo软件对所设计的风机叶轮流场进行了数值模拟,并通过改变前导叶进气角、流量和转速等,获得该风机性能的预测。计算结果与设计数据良好一致,表明其设计达到预期要求。在此基础上,对风机内部的三维流场进行了分析,设计工况下风机内部流动稳定,调节进口气流角可以有效的提高风机的经济性。另外,对数值结果的分析为风洞实验时测试点的布置提供了良好的依据。此外,还介绍了作者所参与的平面叶栅实验台搭建的过程,并对一套涡轮叶栅进行了初步的吹风实验,获得了叶片表面中叶展处的静压分布,与数值模拟结果的良好一致表明该实验台和测试系统满足预期的设计要求。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 叶轮机械研究方法综述
• 1.2.1 试验研究
• 1.2.2 数值模拟
• 1.2.3 理论研究
• 1.3 轴流风机内部流动及风机设计研究
• 1.4 轴流风机基础理论
• 1.4.1 轴流风机工作特性
• 1.4.2 轴流通风机结构形式
• 1.5 本文主要工作
• 第二章 数值计算方法
• 2.1 控制方程
• 2.2 湍流模型
• 2.2.1 湍流模型分类
• 2.2.2 S-A 模型
• 2.3 空间离散
• 2.3.1 粘性项的离散
• 2.3.2 无粘项的离散
• 2.4 时间离散
• 2.5 隐式残差光顺
• 2.6 多重网格
• 第三章 轴流风机实验台设计
• 3.1 总体结构
• 3.2 风机主体设计
• 3.3 风机叶轮设计方法及叶片结构
• 3.3.1 设计流程图
• 3.3.2 设计步骤
• 3.4 主要结构参数的选取
• 3.5 本章小结
• 第四章 轴流风机数值模拟结果及分析
• 4.1 引言
• 4.2 研究模型和数值方法
• 4.2.1 研究模型与计算网格
• 4.2.2 计算方法
• 4.2.3 边界条件
• 4.3 计算结果及分析
• 4.3.1 特性曲线对比分析
• 4.3.2 风机内部流动分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 平面叶栅实验及结果确认
• 5.1 低速平面叶栅风洞实验台
• 5.1.1 实验台简介
• 5.1.2 收敛段设计
• 5.2 结果分析
• 5.2.1 边界层厚度
• 5.2.2 表面静压分布
• 5.2.3 内部流场分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表论文和参加科研情况