將建立好的離心風(fēng)機(jī)三維模型導(dǎo)入icem 軟件進(jìn)行混合網(wǎng)格的劃分。其中進(jìn)出口和葉輪區(qū)域采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，而蝸殼部分由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是電動(dòng)機(jī)周圍結(jié)構(gòu)并非規(guī)則模型，故采用適應(yīng)性較強(qiáng)的非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格，具體網(wǎng)格如圖3 所示。綜合考慮動(dòng)靜耦合區(qū)域?qū)?shù)值模擬預(yù)測(cè)結(jié)果的影響，在進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，對(duì)邊界層進(jìn)行加密處理，其較低網(wǎng)格雅克比[14]在0.3 以上。為了---數(shù)值計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免網(wǎng)格誤差對(duì)其模擬結(jié)果造成影響，對(duì)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證，如表1 所示。綜合考慮計(jì)算精度和計(jì)算效率可知，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)為25 萬左右時(shí)預(yù)測(cè)結(jié)果較為合理，終確定整個(gè)計(jì)算域的網(wǎng)格數(shù)為2513558。k-ε 模型作為為普遍有效的湍流模型，能夠計(jì)算大量的各種回流和薄剪切層流動(dòng)，被廣泛應(yīng)用于各類風(fēng)機(jī)的數(shù)值求解計(jì)算中。
由于有梯度擴(kuò)散項(xiàng)，模型k-ε 方程為橢圓形方程，故其特性同其他橢圓形方程，需要邊界條件：離心風(fēng)機(jī)出口或?qū)ΨQ軸處k / n0和/ n0。但上述邊界條件只針對(duì)高雷諾數(shù)而言，在固體壁面附近，流體粘性應(yīng)力將取代湍流雷諾應(yīng)力，并在臨近固體壁面的粘性底層占主要作用。而多翼離心風(fēng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)尺寸小、相對(duì)馬赫數(shù)低，氣體黏性力在流體流動(dòng)過程中起重要作用，因此，在實(shí)際運(yùn)用過程中，標(biāo)準(zhǔn)k-ε 模型由于未充分考慮粘性力的影響，導(dǎo)致計(jì)算模型出現(xiàn)偏差。運(yùn)用visual c++將上述修正函數(shù)編寫為udf代碼，并導(dǎo)入fluent 內(nèi)置calculation module。為符合實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，離心風(fēng)機(jī)進(jìn)出口邊界條件設(shè)置為壓力入口和壓力出口，出口壓降與動(dòng)能成正比，從而避免在進(jìn)口和出口定義一致的速度分布[15]。后以cfd 計(jì)算的定常結(jié)果作為初始條件，進(jìn)行非定常數(shù)值計(jì)算。
綜上所述，本文通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行影響進(jìn)行研究，簡(jiǎn)要分析了各部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的影響。主要從集流器優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行影響、窩殼優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行影響、電機(jī)優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行影響，以及葉片形狀優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行影響四個(gè)方面進(jìn)行分析，為---金屬葉輪的穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)支持。各部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的影響
集流器優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的影響
集流器的工作原理是通過將氣流均勻地送入葉輪進(jìn)口截面，以達(dá)到提高離心風(fēng)機(jī)葉輪的效率以及風(fēng)機(jī)整體性能的目的。集流器的結(jié)構(gòu)形式對(duì)氣流的流動(dòng)損失以及金屬葉輪的平穩(wěn)運(yùn)行都有很大影響，因此對(duì)集流器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化是非常重要的。在設(shè)計(jì)集流器的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)---較大程度地符合金屬葉輪附近氣流的流動(dòng)情況，同時(shí)還應(yīng)---集流器內(nèi)氣流的平穩(wěn)運(yùn)行。集流器的類型有很多種，常用的集流器是錐弧形集流器，錐弧形集流器的氣流運(yùn)行一般比較平穩(wěn)，4-73離心風(fēng)機(jī)，但是集流器喉部到葉輪進(jìn)口階段容易發(fā)生邊界層分離現(xiàn)象，增加離心風(fēng)機(jī)的損失，導(dǎo)致離心風(fēng)機(jī)效率降低。因此，必須優(yōu)化集流器結(jié)構(gòu)，通過減小集流器的錐度、增加喉部半徑的方式，提高離心風(fēng)機(jī)的效率，---金屬葉輪的平穩(wěn)運(yùn)行。
離心風(fēng)機(jī)與4 種消聲方式風(fēng)機(jī)的a 聲級(jí)對(duì)比。從圖中可以看出，每一種方式都有著---的降噪效果，其中c 型改進(jìn)風(fēng)機(jī)降噪效果好，在額定工況點(diǎn)附近總a聲級(jí)能降低約7 db( a) ; b 型改進(jìn)風(fēng)機(jī)降噪效果也比較理想，優(yōu)于a 和d 型改進(jìn)風(fēng)機(jī); a 型改進(jìn)風(fēng)機(jī)的消聲效果差。出現(xiàn)上述情況的原因應(yīng)該是電機(jī)噪聲通過蝸殼會(huì)被放大，山東離心風(fēng)機(jī)，而沒有被吸聲材料有效吸收。但后蓋板加裝消聲材料，恰好吸收了電機(jī)的部分噪聲，因此后蓋板加裝吸聲材料降低風(fēng)機(jī)噪聲明顯。
本文對(duì)吸聲蝸殼對(duì)風(fēng)機(jī)降噪效果進(jìn)行了研究，9-12離心風(fēng)機(jī)，分別對(duì)單獨(dú)蝸板、后蓋板、蝸板與后蓋板、蝸板與前蓋板加裝消聲材料的4 種方式進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)量，在離心風(fēng)機(jī)全工況范圍內(nèi)，風(fēng)機(jī)噪聲都有不同程度的降低，其中蝸板加后蓋板組合的降噪效果好。由于穿孔板摩擦損失較大，氣體流動(dòng)阻力增加，4-79離心風(fēng)機(jī)，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)壓力和效率都有不同程度的降低。通過試驗(yàn)證明相對(duì)于周向蝸板加裝消聲材料，風(fēng)機(jī)后蓋板加裝消聲材料消聲效果明顯，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便風(fēng)機(jī)壓力損失小。也證明了消聲蝸殼有---的降噪效果，并且離心風(fēng)機(jī)蝸殼尺寸雖然有一定的增大，但相對(duì)于消聲器等其他降噪方法優(yōu)勢(shì)還是很明顯的。對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)出口安裝條件有---并且對(duì)噪聲有一定要求的離心風(fēng)機(jī)，吸聲蝸殼是較好的選擇。
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