低压轴流风机的气动设计及性能分析

论文摘要

低压轴流风机的传统设计方法中,等环量流型是使用最多的流型,这主要是因为该流型比较简单,并且效率较高。但等环量流型也存在一些缺点,如叶片扭曲得很厉害,沿半径方向的相对速度变化较大,这对于气体介质来说,将导致马赫数较大。而变环量流型则可以提高风机效率,降低噪声,更好地满足各种设计要求。另外,弯掠技术已经成功应用于低压轴流风机的设计之中,利用弯掠技术可以提高轴流风机的效率、降低噪声。本文采用包括等环量和变环量在内的任意流型对低压轴流风机进行了设计,并在此基础上设计了弯掠叶片,具体工作如下:首先,采用Visual Basic6.0建立了基于任意流型以及弯掠技术的低压轴流风机设计程序模块。接着,通过对三维建模软件Solidworks进行二次开发,实现了轴流风机的参数化建模。最后,利用CFD软件FLUENT对所设计的轴流风机进行数值模拟,分析其气动-声学性能,重点对比了采用等环量流型、变环量流型设计的低压轴流风机以及采用弯掠叶片的低压轴流风机与的气动-声学性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 轴流风机概述
• 1.2 轴流通风机的研究现状
• 1.3 计算机辅助设计
• 1.4 计算流体动力学
• 1.5 本文的主要工作
• 2 轴流风机的气动设计
• 2.1 叶片式流体机械的基本方程
• 2.2 径向平衡理论和流型
• 2.3 本文的设计方法
• 2.4 效率估算
• 2.5 气动设计程序实现过程
• 2.6 小结
• 3 基于 Solidworks 的轴流风机参数化建模
• 3.1 Solidworks 二次开发
• 3.2 轴流风机的结构简介以及参数化流程
• 3.3 叶片的参数化
• 3.4 风机整体参数化
• 3.5 小结
• 4 低压轴流风机数值模拟与分析
• 4.1 流域模型
• 4.2 网格划分
• 4.3 数值模拟计算
• 4.4 结果分析
• 4.5 小结
• 5 噪声计算与分析
• 5.1 噪声的分类及产生的原因
• 5.2 噪声预估
• 5.3 Fukano 尾迹脱落模型的修正
• 5.4 模拟计算
• 5.5 噪声计算与结果分析
• 5.6 小结
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 作者硕士期间发表的论文