離心風(fēng)機全三維數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、離心風(fēng)機廣泛應(yīng)用于國防建設(shè)和工業(yè)生產(chǎn)中，在國民經(jīng)濟和日常生活中占有重要地位。研究離心風(fēng)機并對其進行優(yōu)化改進，對節(jié)能減排和優(yōu)化能源配置具有重要意義。本文研究工作是在中船重工某研究所攻關(guān)項目背景下進行的，利用數(shù)值模擬方法對一船用離心通風(fēng)機進行數(shù)值模擬研究，并與實驗測試結(jié)果進行對比，分析其內(nèi)部氣體流動特點，在此基礎(chǔ)上對葉輪葉片以及蝸殼進行氣動性能方面的優(yōu)化設(shè)計分析，主要做了以下幾方面的研究工作：
　　（1）原始風(fēng)機的數(shù)值模擬。介紹原型風(fēng)

2、機的結(jié)構(gòu)以及實驗測試系統(tǒng)，確定網(wǎng)格的劃分方法和數(shù)值計算的方法，并將計算結(jié)果與實驗結(jié)果進行對比驗證。通過計算結(jié)果分析原始風(fēng)機流場的主要特點，結(jié)果表明，原始風(fēng)機氣動性能偏低，葉輪通道內(nèi)部流動分離嚴重。
　　（2）二元葉片的優(yōu)化設(shè)計。針對原始葉輪，提出一種二元葉片型線的設(shè)計方法，利用數(shù)值模擬手段得出葉輪效率最優(yōu)的方案。數(shù)值計算結(jié)果表明，此方法得到的葉輪能較大地提高其效率和總壓升，并對風(fēng)機整機效率也有較大幅度的提高。流場分析表明，二元優(yōu)化

3、葉輪大大削弱了流動分離，葉輪的流場得到了優(yōu)化。
　?。?）三元葉片的優(yōu)化探索。在二元優(yōu)化設(shè)計葉片的基礎(chǔ)上，對葉片進行三元探索，主要分兩個方面，即是型線的三元優(yōu)化和積疊線的彎掠探索。型線的三元優(yōu)化是以孤立葉輪效率和壓升為優(yōu)化目標，優(yōu)化結(jié)果表明性能得到進一步提高。積疊線的彎掠探索表明，彎葉片和掠葉片對風(fēng)機性能有明顯影響，彎掠組合葉片的影響不是單獨彎葉片和單獨掠葉片的簡單疊加。
　　（4）葉輪與蝸殼軸向尺寸及位置耦合分析。通過對風(fēng)