一、离心风机梯形截面蜗壳内旋涡流动的数值分析(论文文献综述)
杨国蟒,胡余生,陈彬,宣卫豪,肖勇[1](2021)在《车用空压机蜗壳优化设计研究》文中研究说明本文以某型号空压机蜗壳为优化设计对象,基于Ansys-CFX仿真平台,分析了蜗壳截面形状,截面积大小和扩散角对蜗壳性能影响的一般规律,并深入阐述了这些结构参数变化对蜗壳内部流场的影响。研究发现圆形不对称蜗壳截面结构的性能最好,同时,对应设计工况合理选择蜗壳的截面积和扩散角可以使级的气动效率整体提高1%左右。最后,搭建空气性能试验台对优化前后的模型进行测试,两者具有较好的一致性,说明该优化方法具有一定的可行性,可以为空压机蜗壳的设计提供指导。
刘玉文[2](2021)在《非均匀入流对离心泵性能的影响及优化研究》文中研究指明离心泵广泛应用于多个行业中,其运行稳定性对整个泵系统而言至关重要,在设计离心泵叶轮时,一般都假设其进口入流是均匀的,但在某些特殊的场合,叶轮进口会出现非均匀入流,导致水力损失增加、性能下降;特别是偏离设计工况时,非均匀入流会加剧速度剪切、流动分离等引起回流,导致压力脉动增加,甚至会引发泵组共振,造成严重的后果。本文研究了弯管入流对单吸离心泵水力性能和压力脉动的影响,提出了增设进口导叶来抑制非均匀入流的方法,并重点探究了不同导叶参数对抑制效果的影响。主要研究内容和结论如下:研究了弯管角度对离心泵水力性能和内部流动特性的影响规律。发现弯管入流会导致离心泵扬程和效率下降,且随着弯管角度的增大外特性进一步降低;弯管入流还会使得进口管内外侧压差变大,流动不均匀性增强,弯管内侧出现了明显的漩涡和低速区,叶片进口的撞击损失增大,叶轮内湍动能增大并形成堵塞,载荷降低,做功能力下降;另外离心泵进口压力脉动增强,蜗壳周向不同位置测点的压力脉动均增大,尤其是隔舌位置处的压力脉动幅值增加最为明显。为改善非均匀入流对离心泵性能的影响,提出增设进口导叶来抑制非均匀入流的方法,并研究了不同类型进口导叶对非均匀入流的抑制机理。随着流量的减小离心泵进口管内的不均匀度增大,进口管内的回流强度增强,叶轮的性能下降;增设进口导叶能够抑制小流量工况下进口管内的回流,使来流能够更加平稳的进入叶轮,改善叶轮进口的不均匀性,降低叶轮内的高湍动能区域;相对于直导叶而言,翼型导叶能更有效的改善非均匀入流。研究了导叶安装角、厚度和叶片数对小流量工况下非均匀入流的改善效果。发现合理的安装角度能够使得流道内靠近叶片压力面的高湍动能区域减小,叶片压力面的压力增大,从而使叶片载荷提高;不同的叶片厚度主要通过影响叶轮进口的回流使流道内的低速区域和高湍动能区域发生改变;叶片数通过改变进口管内的回流来改变叶轮进口截面的不均匀度,进而影响叶轮内流动。采用试验设计的方法研究了翼型导叶三个参数之间交互作用对离心泵性能的影响,发现安装角度为45°、叶片数为4、叶片厚度为2.0mm的翼型最优。与无导叶情况相比,添加翼型进口导叶后改变了叶轮进出口的环量差,提高叶轮叶片的做功能力,减小进口管和叶轮内的压力脉动幅值。
李伟[3](2021)在《离心压缩机排气蜗壳三维气动优化设计方法研究》文中认为压缩空气储能系统离心压缩机具有单级压比高、运行工况范围广、结构紧凑、运行平稳等特点,其特性对储能系统的运行性能具有决定性影响。排气蜗壳作为离心压缩机的重要部件之一,由于完全三维的、湍流的内部流动对压缩系统的整体性能和工作范围有着直接且不可忽视的影响,掌握其内部流动和损失机理及截面参数影响规律对蜗壳设计及系统运行性能有着重要意义。因此,本文对压缩空气储能系统离心压缩机排气蜗壳开展了三维气动优化设计方法研究,主要研究工作及结论如下:(1)开展了排气蜗壳气动匹配设计研究。基于等角动量设计理论,针对切向进口外蜗壳建立了一套排气蜗壳与叶轮、扩压器高效匹配设计体系。设计结果表明:设计后离心压缩机整级的等熵效率和总压比都得到显着提升,稳定工况范围增大,同时蜗壳流道内旋涡流动结构得到改善,内部压力损失减小。(2)开展了排气蜗壳三维参数化设计研究。参照设计的切向进口圆形外蜗壳,采用多个控制面和控制点的方式对离心压缩机蜗壳截面参数进行全周控制,通过6个设计变量来控制单个截面形状,并对设计参数进行无量纲化处理,提出了一种可变截面形状的参数化设计方法。(3)开展了排气蜗壳多目标优化设计研究。首先采用最优拉丁超立方试验设计方法对设计变量进行全局灵敏度分析,确定了设计变量的取值范围;然后以蜗壳通流截面参数化的离心压缩机为计算模型,结合最优拉丁超立方试验设计方法和全三维CFD方法生成样本空间,构建设计变量与目标性能之间的Kriging代理模型,用该代理模型替代实际的数值计算过程;最后以总压损失系数和静压恢复系数为优化目标变量,采用NSGA-Ⅱ遗传算法对蜗壳通流截面参数化的离心压缩机进行三维多目标优化设计,最终建立了离心压缩机系统气动优化平台和优化方法,实现了排气蜗壳的多目标优化。对离心压缩机排气蜗壳进行单截面和多截面的多目标优化,结果表明:在设计工况下单截面优化后排气蜗壳的静压恢复系数提高了 5.52%,总压损失系数减小了 11.24%。与初始设计相比,整级等熵效率提高了 0.45%,总压比提高了 0.36%,优化后的泪滴形截面形状能够减小通流截面旋涡中心的剪切应力,使排气蜗壳内部通流速度分布更加均匀。多截面优化后整级等熵效率提高了 0.55%,总压比提高了 0.45%,排气蜗壳的扩压能力得到进一步提升。本研究建立了有效的离心压缩机排气蜗壳气动优化设计方法,具有较好的工程应用价值。
黄雨洁[4](2020)在《变导叶开度下离心通风机的优化匹配设计研究》文中指出离心通风机在农林业、能源的回收与利用、化工制造行业、金属冶炼、环境工艺等重要行业得到了广泛应用。目前,对于离心通风机的研究多数注重其在额定工况下的性能,而通风机在实际运行过程中受生产负荷、工艺条件及通风系统的影响,常在变工况下低效运行,甚至故障运行。为了满足工业中不断变化的流量和压力需求,可调进口导叶在全工况性能的调节中愈发重要。传统的叶轮设计与导叶设计相互独立,未能充分发挥叶轮设计对提升离心通风机性能的作用,无法满足全工况优化匹配的需求。针对以上问题,本文从前导器和叶轮的优化角度提出来提高离心通风机气动性能的新思路。针对不同导叶开度下的多种工况条件,通过非定常数值模拟探究离心通风机内部损失机理,为改善进口气流做好前期工作,进行前导器优化、叶轮优化并分析比较了不同叶型的导叶和不同翼型的叶轮之间的匹配优化关系,不同工况下对应整机的效率变化,并结合风机稳定运行条件,探讨了以提高通风机全工况性能为目标的导叶-叶轮优化匹配方法。基于高比转速离心通风机模型,利用试验数据对数值模拟结果进行了试验验证,研究了前导器轴向安装间距对离心通风机性能影响机理,明确了提高离心风机效率的具体方向。通过进行多种不同叶型的型线优化,并对其中最优翼型进行参数化设计,以及设计新型前导器的方法以减小通风机内部流动损失,提高整机效率。针对不同导叶和叶轮间的匹配关系对高比转速离心通风机进行了数值模拟分析,研究了叶轮导叶匹配关系对风机外特性和内流场影响。匹配结果表明,导叶优化设计有效提高了离心风机全工况性能,尤其是大流量工况下的气动性能;叶轮优化有效提高了风机运行稳定性;其中,导叶-叶轮最优匹配关系下,风机效率提高了1.55%,叶轮轴向力减小,减小整机震动从而提高离心通风机运行稳定性。
赵佳诣[5](2020)在《汽轮机低压缸进气结构气动性能及流动特性的研究》文中指出汽轮机是重要的原动机之一,它不仅应用于压缩机、泵和高炉风机等旋转设备,它更与锅炉、发电机构成了火力发电的三大主体,源源不断的为工业生产、社会生活提供电力供应。在实际工作运行时,其内部气流流量将随着电网负荷的变化而发生增减。进气结构作为将上游来流气体合理的布置在全周压力级进口的关键环节,其内部流动情况不仅对其自身气动性能产生影响,更会对其上游汽缸内的焓降,及其下游汽缸内压力级效率等气动参数造成影响。为了探究某型由蜗壳腔体、横置导叶和出口导流三部分组成的汽轮机低压缸进气结构的变流量工况气动性能及其流动特性,本文采用全三维数值模拟的方法对其流场进行研究,且通过实验研究,并将实验数据与数值结果进行对比,以验证数值方法的可靠性。此外,研究了一种新型环形空腔出口导流形式,并将其与传统轴向分流形式进行对比。结果表明,进气结构及其各部分的流动损失均随着流量的增加而上升,且流量越大增加速度越快。蜗壳腔体出口流场总压损失分布沿周向并不均匀,并传递至整个进气结构的出口。位于不同周向位置横置导叶通道内的中径及近壁面附近流动情况不同,这主要是由于上游蜗壳出口处气流角沿周向产生剧烈波动所致,但经过横置导叶的导流作用后,在其出口形成了沿周向基本一致的气流角。两种出口导流形式流动损失并无明显区别,但环形空腔结构相较于轴向分流结构会在出口形成了均匀性更好的流场,其中,气流角均匀性的优化主要体现在径向方向。分析进气结构内的流动特性,蜗壳腔体内的流动主要呈现出由外向内的正压力梯度平衡离心力的流动特点,且能基本维持周向流动。通过分析二次流涡量,发现在蜗壳腔体上部和下部各存在一个对涡,随着流动的发展,其发生了由产生、发展,再到消失的过程,该过程造成了对附近近壁面低能流体的不断卷吸和汇聚,因此引起较大流动损失,这也是在蜗壳腔体出口总压损失系数沿周向不均匀的主要原因。在横置导叶流道内,由于径向压力梯度在流动中占据主导,一定程度上抵消了叶片间的横向压力梯度,未在流道中卷吸起通道涡,因此在横置导叶通道中主要存在的涡结构是马蹄涡压力面分支和马蹄涡吸力面分支,且由于蜗壳腔体出口气流角存在差异,导致不同周向位置的导叶通道内马蹄涡两个分支的发展趋势产生差异。在两种出口导流形式中,径向流动被转化为轴向流动,且均在90°转折处出现旋涡,不同点是在环形空腔形式中,除大部分沿轴向流出外,存在小部分流体进入空腔中,并形成封闭区域。
李成真[6](2019)在《高速直驱曝气风机气动优化设计》文中研究说明随着国际能源形势的加剧,绿色、文明、可持续的发展理念越来越深入人心,高效节能设备的设计研发受到广泛关注。在污水处理行业中,鼓风曝气系统的耗电量庞大,约占全部耗电量的30%50%。曝气风机作为系统的核心,在水处理行业前景广阔,通过改善风机性能节约的电量将会非常可观,符合节能减排的发展趋势。本课题以某离心式曝气风机为研究对象,以高效节能为出发点,运用全三元流仿真计算手段,借助透平机械专业软件Concepts NREC和NUMECA,对风机各部件展开气动设计与优化分析。首先,曝气风机的优化设计从叶轮入手,通过改变叶顶间隙尺寸以及分流叶片长度来优化叶轮。调整叶轮进出口的间隙尺寸,使其在0.2-0.6mm范围内变化,利用FINE/Turbo对不同间隙的叶轮模型求解。对比分析叶顶间隙变化时的叶轮性能,发现增大叶顶间隙时,泄露损失随之增大。综合考虑气动性能和叶轮形变量,选择0.3mm等宽度间隙尺寸作为叶顶间隙设计方案。对于分流叶片,控制其前缘线的轴向位置,从而改变叶片长度。在叶轮的子午流道内存在均匀分布的QO线,使分流叶片前缘在第5—10条QO线范围内变化。对比气动计算结果发现,小叶片前缘位于第8条QO线时叶轮性能最优,而且有效地降低了叶片载荷。经过对叶顶间隙和分流叶片的优化,叶轮等熵效率为90.56%。接下来,根据几何与气动参数对静子部件—叶片扩压器进行设计。扩压器叶片选择抛物线形中弧线,叠加NACA65翼型的厚度分布,通过CREO三维造型并利用FINE/Turbo在级环境下进行数值求解。由于初始扩压器模型的叶背处存在严重的分离涡,在初始模型的基础上改变叶型弯曲角,涡团得到消除,级效率提高2%。在不改变叶栅稠度的前提下,增大叶型弯曲角可以延长叶道对流体的作用长度,是提升级性能的有效手段。另外,讨论了叶片厚度对级性能的影响。改变?c得到不同叶片厚度的扩压器,对比分析后发现,当?c取值为0.07时的级性能优于其他厚度的扩压器,此时等熵效率为87.67%,总压比为1.848。最后,建立非对称圆形蜗壳模型,并将其与叶轮和扩压器进行非匹配连接,在整机环境下进行CFD计算。结算结果显示,设计工况点下风机效率为84.42%,总压比1.807,高于要求值1.78。高速直驱曝气风机的气动设计能够满足要求。纵观离心式曝气风机的气动设计过程,经过叶轮、扩压器以及蜗壳三部分的优化,提高了风机效率和压比,对今后压气机的气动设计具有参考和指导意义。
孔宣[7](2019)在《多翼离心风机动力叶轮及排气蜗壳联合设计》文中指出多翼离心风机因其大轮径比、前弯叶片多、流量系数大、噪音低等优点,在空调领域得到广泛应用。本文以某型空调离心风机为研究对象,以风机额定工况下的全压效率为目标,采用CFX软件针对原型及改型进行了数值模拟研究。并探究了离心风机二维非定常流动特征。针对风机的原始模型进行了三维数值仿真及分析,并对仿真结果如速度、压力、涡量、流线等进行了分析。结果表明:原型风机效率较低为41.04%,风机出口处有一个较大旋涡,且叶轮前盘二次流明显,由于蜗壳斜切过度,叶道内边界层分离严重。综合分析发现不合理的蜗壳设计会导致风机性能较低。在原型仿真的基础上,采用独立经验设计方法,重新设计风机蜗壳,并对改型进行了仿真。改型风机效率为59.83%,较原型提升了45.78%。结果表明改型方案较之原型出口旋涡区基本消失,且较大程度消除了由于斜切过度造成的叶轮流道流动分离现象,效率得以大幅提升。然后在不等边基蜗壳型线改进基础上探究出口上凸、直线、下凸三种型线对风机性能的影响规律,发现出口型线方案中直线型时风机效率最高,但型线对风机效率影响较小。在直线型出口段型线基础上,继续探究了45°、30°、15°三种出口段扩张度对风机性能的影响,发现随着出口扩张角的减小,出口面速度分布趋于均匀,出口段低速区面积不断减小,但蜗舌处旋涡强度有所增加,且扩张角为30°时风机效率最高。在蜗壳改型设计的基础上,对叶轮进行改型设计,依次探究了叶片数、出口角、入口角三种主要结构参数对风机效率的影响规律。最终结果表明:叶片数方案为42、47、52时,随着叶片数的增多,风机的效率不断提升,且叶片数对效率影响较大;叶片出口角方案为149°、165°、170°时,随着出口角的不断增大,风机的效率不断提升,且出口角对风机效率影响较大;叶片入口角方案为72.5°、63°、54°时,随着入口角的较小,风机效率先增后减,但效率变化很小。最终的最佳方案叶片数为52、出口角为170°、入口角为63°。完成了二维风机定常及非定常数值模拟,然后在定常结果基础上分析了叶片尾迹-射流现象;通过非定常数值结果研究离心风机的非定常流动特征,结果表明喉部及叶片表面压力波动幅度大,为风机主要噪声源。
于思琦[8](2019)在《空调系统多翼离心风机性能和噪声分析及改进设计》文中研究说明多翼式离心风机因其流量系数大、压力系数高、噪声低、体积小等特点被广泛应用于空调系统中。随着科技的发展和人们生活水平的提高,多翼离心风机的高效和低噪声化越来越成为风机设计的主要目标,而CFD技术在离心风机的气动设计及噪声控制中发挥重要作用,可大大缩短设计周期。本文针对某空调系统用多翼离心风机的综合性能改进需求,提出多种叶轮和蜗壳新结构,通过试验和数值模拟,分析其对风机气动性能和噪声的影响,具体研究内容如下:(1)研究了叶轮结构对多翼离心风机性能的影响,数值模拟了不同叶片出口角、叶片的分布方式、叶片数和叶轮安装位置条件下,风机的效率、出口速度和压力分布的均匀性。结果表明,叶片形式和叶轮安装位置对风机的效率具有显着影响,但对流场均匀性影响相对较小。(2)提出了三种多翼离心风机蜗壳结构及型线,研究了不同蜗壳结构对风机气动性能和噪声的影响。数值模拟了风机蜗壳和叶片表面的流场分布、宽频噪声以及监测点处的离散噪声。通过试验验证了数值模拟结果,并对比分析了不同蜗壳结构的气动性能和噪声。研究结果为多翼离心风机蜗壳形式的选用和设计提供了参考。(3)开展了不同的蜗壳结构形式对风机气动性能和噪声需求的适应性研究,优选了蜗壳结构和可快速成型的叶轮结构形式,给出了高效低噪声多翼风机结构新方案,并对新结构的性能和噪声进行了数值预测。结果表明,多翼风机综合性能得到有效提升。本文基于数值模拟和试验研究,分析了不同叶轮结构参数和蜗壳形式对多翼离心风机效率和噪声的影响,提出了符合快速成型工艺需求的高效低噪声的多翼风机结构,结果可用于支持空调系统多翼离心风机系列化产品的改进设计与开发。
李佳峻[9](2018)在《控制周向截面积分布的风机蜗壳设计方法及分析》文中研究说明蜗壳是离心式通风机的重要部件,其作用为收集流体以及转化能量。蜗壳外型线是蜗壳设计过程中最为重要的一环,蜗壳型线代表了蜗壳的整体形状,是约束蜗壳内部流体运动的边界。同时,蜗壳型线还决定了蜗舌的位置及蜗舌间隙的大小,对风机性能有着极大影响。目前,蜗壳型线设计均基于等环量分布或等速度分布的假设,然而蜗壳内实际流动存在极大的非定常流动,蜗壳沿周向各截面及蜗壳进口处的流动参数分布不均,其设计中的理论假设往往不符合实际情况。其次,当前的蜗壳型线设计方法缺少对蜗壳截面积大小在圆周方法上分布的控制并且没能对蜗舌位置及蜗舌间隙大小进行确定。本文提出一种控制周向截面积分布的设计方法对某前弯式离心风机蜗壳型线进行优化。该方法将优化算法与数值模拟分析相结合,在仅改变蜗壳型线的前提下,将蜗壳型线设计参数化并建立多组模型,使用数值模拟对离心风机进行三维数值计算并对计算结果进行统计。将效率不减、全压最大作为优化目标,对蜗壳型线设计参数进行寻优。结果表明,合理的蜗壳周向截面积分布方式能明显改善风机性能。优化后蜗壳改善了风机叶轮出口处的流场结构,增加了该处的气流速度并减小了气流角,使得风机全压提升8.46%,风机效率提高1.15%。对优化前后风机进行噪声预测,利用FLUENT对比两组风机的宽频噪声,采用间接边界元法分别对优化前后风机进行近、远场噪声对比。可发现,优化蜗壳型线能够有效降低风机气动噪声。
肖美娜[10](2017)在《双吸式离心通风机非定常流动特性及旋转失速机理研究》文中研究说明通风机在低于设计流量的工况下运行时,会出现流动不稳定流动现象,这些不稳定现象的发生不仅增加了通风机的流动损失,降低了通风机的效率,而且严重影响了通风机运行的稳定性和可靠性。本文以双吸式离心通风机为研究对象,采用数值计算和实验测量相结合的方法,对离心通风机的内流场进行定常和非定常计算的基础上,采用能量梯度理论对离心通风机内的流动不稳定现象进行分析和解释;讨论了旋转失速现象产生和发展过程,揭示了旋转失速和喘振的关系;详细描述了内、外特性随流量变化的统一性,建立了内流场的非定常流动特性与外特性曲线在时域和频域上的关联;基于对双吸式离心通风机内非定常流动特性的分析,提出了用于确定双吸式叶轮最优交错角度的压力分布法,并进行了实际工程应用和实验验证。本文的主要研究内容和研究成果如下,(1)为了与非定常流动特性进行更好的对比,首先对双吸式离心通风机的内流场进行了定常数值计算。结果表明,风机外特性的计算结果与实验结果基本吻合。通过对不同叶轮轴向位置和不同流量工况下的气流流动特性和能量梯度函数K值的分析,表明随离心通风机流量的减小,边界层分离首先发生在叶片吸力面的尾缘处,随后有可能会发生在叶片压力面的前缘处。对于叶片表面未发生边界层分离的工况,叶片吸力面上的静压值在靠近叶片前缘处存在压力最低点,叶片压力面上的静压值在靠近叶片尾缘处存在压力最高点。叶片表面发生边界层分离后,叶片吸力面和压力面上的静压曲线在靠近叶轮前缘处发生交叉。随叶轮轴向位置和流量工况的变化,能量梯度函数K值的变化与流场中边界层分离和漩涡的分布发展规律相一致,说明能量梯度函数K的分布能较好地表征离心通风机内部不稳定流动发生的位置和剧烈程度。(2)对双吸式离心通风机内的非定常流动进行了数值计算,风机外特性的实验结果验证了计算结果的准确性。重点分析了旋转失速现象发生后流场的发展与变化,揭示了旋转失速和喘振的关系。研究发现,当旋转失速发生后,叶轮失稳流道的出口处会形成低压区。随叶轮的旋转,低压区会聚集在一起,并周期性的经过和远离风机蜗壳出口。随流量的减小,周期性经过蜗壳出口处的低压区增大。在离心通风机实际的运行工况中,当流量非常低时,该低压区经过蜗壳出口时,会占据蜗壳出口流通截面积的绝大部分区域。从而,风机排气管出口处的总压远大于蜗壳出口处低压区的总压,在压差和扰动的作用下,风机排气管出口处的高压区会驱动蜗壳出口处的低压区形成倒流,导致喘振的发生。随流量的减小,叶轮失稳流道出口处的能量梯度函数K值增大。高K值区域,流体的能量梯度较大,会促进扰动的发展,在一定的条件下,会激励喘振的发生。即旋转失速所产生的叶轮出口处的低压区随流量的减小而增大是引起喘振的内在原因。(3)对双吸式离心通风机内的压力脉动特性进行了计算和实验分析。采用高频动态压力传感器对离心通风机蜗壳壁面的16个测压点处的静压进行了实验测量。16个测压点分别沿离心通风机的周向、径向和轴向布置。在通风机的数值计算中增加了叶轮出口处的3个测压点。数值计算和实验测量结果均预测了旋转失速现象,获得旋转失速团的频率为19Hz,实验测量结果验证了数值计算结果的准确性。通过分析蜗壳壁面测压点处压力脉动的分布规律,发现离心通风机在所研究的流量范围内未发生喘振。对于稳定运行工况,叶轮出口处的压力脉动特性主要受“射流—尾迹”结构的影响。(4)在对离心通风机内流场的非定常流动特性研究的基础上,重点讨论了三种流动状态(静态失速、弱旋转失速和强旋转失速)下,离心通风机的内、外非定常流动特性间的关联关系。研究发现,离心通风机叶轮出口处测压点上的压力脉动特性随流量的变化,可分为三个阶段:a.在接近额定流量工况下,叶轮出口处的压力脉动是由叶轮出口处的“射流—尾迹”结构引起的。b.随离心通风机流量的减小,叶轮出口处的压力脉动源于“射流—尾迹”结构和叶轮出口处高速旋转低压单元的综合影响。c.随离心通风机流量的进一步减小,叶轮出口处的压力脉动受“射流—尾迹”结构和叶轮出口处的低速旋转低压单元共同影响。叶轮出口处的旋转低压单元是由旋转失速引起的。与此相对应,离心通风机的总压曲线随流量的变化,也可分为三个阶段:a.在接近额定流量工况下,离心通风机的总压曲线随时间基本为一固定值。b.随离心通风机流量的减小,离心通风机的总压曲线呈现高频小幅波动。c.随离心通风机流量的进一步减小,叶轮出口处的低压单元随叶轮的旋转周期性的经过和远离蜗壳出口,导致离心通风机总压呈现低频大幅的周期性波动。(5)双吸式叶轮的交错角度影响着叶轮出口处的“射流—尾迹”结构,从而对离心通风机的性能有着一定的影响。在分析叶轮交错角度对双吸式离心通风机性能影响的基础上,探讨了双吸式离心通风机最优叶轮交错角度的确定方法。研究发现,对于性能最优的交错叶轮,在其叶轮出口处,一侧叶轮的压力极小值与另一侧叶轮的压力极大值恰好处于同一周向位置时,叶轮两侧的压力在叶轮出口处达到平衡。在此基础上,提出了用于判断双吸式离心通风机最优叶轮交错角度的压力分布法。根据压力分布法,推测出另一台双吸式离心通风机的最优叶轮交错角度为α=10°。对不同叶轮交错角度下的该风机进行外特性实验发现,交错角度为10°的离心通风机性能最优,这与数值预测结果相一致,从而验证了压力分布法的正确性。
二、离心风机梯形截面蜗壳内旋涡流动的数值分析(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、离心风机梯形截面蜗壳内旋涡流动的数值分析(论文提纲范文)
(1)车用空压机蜗壳优化设计研究(论文提纲范文)
0 引言 |
1 物理模型和计算方法 |
2 初始蜗壳方案流场分析 |
3 蜗壳气动方案优化设计 |
3.1 蜗壳截面形状对性能的影响 |
3.2 蜗壳截面面积对性能的影响 |
3.3 扩压管扩张角对性能的影响 |
4 试验验证 |
5 结论 |
(2)非均匀入流对离心泵性能的影响及优化研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状及分析 |
1.2.1 离心泵内部流动的研究现状 |
1.2.2 非均匀入流对离心泵影响的研究现状 |
1.2.3 改善非均匀入流的研究现状 |
1.3 本文主要研究工作 |
2 数值计算方法及试验台简介 |
2.1 数值模拟方法 |
2.1.1 计算流体力学方法 |
2.1.2 内部流动控制理论 |
2.1.3 湍流模型 |
2.2 数值模型 |
2.2.1 几何模型 |
2.2.2 网格划分 |
2.2.3 参数设置 |
2.2.4 网格无关性验证 |
2.3 离心泵试验系统 |
2.3.1 试验台简介 |
2.3.2 试验内容 |
2.4 本章小结 |
3 非均匀入流对离心泵性能的影响 |
3.1 弯管角度对外特性的影响 |
3.2 内部流动特性 |
3.3 压力脉动分析 |
3.3.1 进口管压力脉动 |
3.3.2 叶轮内压力脉动 |
3.3.3 蜗壳内压力脉动 |
3.4 本章小结 |
4 不同类型导叶对非均匀入流的影响 |
4.1 不同类型导叶的水力设计 |
4.2 不同类型导叶对离心泵内部流动的影响 |
4.2.1 外特性 |
4.2.2 进口管流动分析 |
4.2.3 叶轮内流动特性 |
4.3 翼型导叶安装角对离心泵性能的影响 |
4.3.1 外特性 |
4.3.2 进口管流动分析 |
4.3.3 叶轮内流动特性 |
4.4 翼型导叶厚度对离心泵性能的影响 |
4.4.1 外特性 |
4.4.2 进口管流动分析 |
4.4.3 叶轮内流动特性 |
4.5 翼型导叶叶片数对离心泵性能的影响 |
4.5.1 外特性 |
4.5.2 进口管流动分析 |
4.5.3 叶轮内流动特性 |
4.6 本章小结 |
5 基于试验设计的参数优化及非定常特性研究 |
5.1 试验设计的参数优化 |
5.2 优选方案的非定常特性 |
5.3 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间主要研究成果 |
(3)离心压缩机排气蜗壳三维气动优化设计方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 排气蜗壳设计方法研究 |
1.3 排气蜗壳流动结构研究 |
1.4 排气蜗壳特征参数研究 |
1.4.1 截面面积周向变化 |
1.4.2 截面形状 |
1.4.3 截面径向位置 |
1.4.4 进口位置 |
1.4.5 蜗舌几何形状 |
1.5 排气蜗壳数值优化研究 |
1.6 本文主要研究内容 |
第2章 数值计算方法 |
2.1 引言 |
2.2 数值模拟软件 |
2.2.1 ANSYS CFX |
2.2.2 ICEM CFD |
2.3 控制方程与离散方法 |
2.3.1 控制方程 |
2.3.2 湍流模型 |
2.4 数值方法验证 |
2.4.1 研究对象 |
2.4.2 网格划分 |
2.4.3 边界条件 |
2.4.4 数值验证 |
2.5 数据处理 |
2.6 本章小结 |
第3章 组合优化方法 |
3.1 引言 |
3.2 试验设计方法 |
3.3 代理模型 |
3.3.1 响应面模型 |
3.3.2 克里金模型 |
3.3.3 人工神经网络 |
3.3.4 代理模型验证 |
3.4 优化算法 |
3.4.1 传统遗传算法 |
3.4.2 快速非支配排序遗传算法 |
3.5 多目标组合优化策略 |
3.6 本章小结 |
第4章 排气蜗壳设计与分析 |
4.1 引言 |
4.2 匹配设计方法 |
4.3 设计结果与分析 |
4.4 截面参数分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 排气蜗壳多目标优化 |
5.1 引言 |
5.2 几何参数化 |
5.3 优化流程 |
5.3.1 设计变量分析 |
5.3.2 优化平台集成 |
5.4 优化结果与分析 |
5.4.1 单截面优化 |
5.4.2 多截面优化 |
5.4.3 结果对比分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 主要创新点 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(4)变导叶开度下离心通风机的优化匹配设计研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
1.2.1 前置导叶优化设计研究 |
1.2.2 离心叶轮的开发与应用 |
1.2.3 旋转机械干涉作用 |
1.2.4 研究现状总结 |
1.3 本文的主要研究内容 |
2 高比转速离心通风机的数值模拟研究 |
2.1 高比转速离心通风机的主要参数 |
2.2 网格划分 |
2.3 湍流模型 |
2.4 网格无关性验证 |
2.5 数值模型校核 |
2.6 本章小结 |
3 变导叶开度下离心通风机内部流动损失机理 |
3.1 离心通风机的损失 |
3.2 前导器轴向安装间距对离心通风机性能影响机理 |
3.2.1 轴向安装间距对风机性能的影响 |
3.2.2 影响机理分析 |
3.2.3 压力脉动特性分析 |
3.3 本章小结 |
4 导叶的三维数值优化 |
4.1 优化方法基础 |
4.2 导叶叶型对风机性能影响 |
4.2.1 导叶叶型几何结构 |
4.2.2 翼型导叶各参数对风机性能影响 |
4.3 变导叶开度下最优翼型对通风机性能影响机理分析 |
4.4 浮子式前导器对风机性能影响 |
4.5 本章小结 |
5 变导叶开度下导叶-叶轮匹配优化 |
5.1 叶轮结构对离心通风机气动性能影响 |
5.2 不同叶片数叶轮与导叶匹配关系对风机性能影响 |
5.3 导叶-叶轮的匹配优化设计 |
5.4 集流器型线对离心通风机性能影响 |
5.5 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间主要研究成果 |
(5)汽轮机低压缸进气结构气动性能及流动特性的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 汽缸进汽结构的研究 |
1.2.1 节流配汽方式的研究 |
1.2.2 喷嘴配汽方式的研究 |
1.2.3 全周进汽方式的研究 |
1.3 蜗壳腔体内流动的研究 |
1.3.1 船用燃气轮机排气蜗壳 |
1.3.2 离心压气机蜗壳 |
1.3.3 向心透平进气蜗壳 |
1.3.4 汽轮机排汽缸 |
1.4 本文研究内容及意义 |
2 数值仿真与实验方法介绍 |
2.1 引言 |
2.2 数值计算方法 |
2.2.1 控制方程 |
2.2.2 湍流模型 |
2.2.3 求解方法 |
2.3 计算模型与网格划分 |
2.3.1 计算模型 |
2.3.2 网格划分 |
2.3.3 边界条件 |
2.4 实验方法与数值校核 |
2.5 本章小结 |
3 进气结构变流量工况的气动性能分析 |
3.1 引言 |
3.2 总压损失系数 |
3.2.1 蜗壳腔体总压损失系数 |
3.2.2 横置导叶总压损失系数 |
3.2.3 出口导流总压损失系数 |
3.2.4 各部分总压损系数对比 |
3.3 气流角 |
3.3.1 蜗壳腔体气流角 |
3.3.2 横置导叶气流角 |
3.3.3 出口导流气流角 |
3.4 速度大小 |
3.4.1 蜗壳腔体速度大小 |
3.4.2 横置导叶速度大小 |
3.4.3 出口导流速度大小 |
3.5 阻力系数 |
3.6 本章小结 |
4 进气结构内部流动特性分析 |
4.1 引言 |
4.2 蜗壳腔体 |
4.2.1 三维流线及对称面流线 |
4.2.2 二次流动 |
4.2.3 二次流动对于流动损失的影响 |
4.3 横置导叶 |
4.3.1 中径马赫数 |
4.3.2 壁面极限流线 |
4.3.3 涡结构 |
4.4 出口导流 |
4.4.1 Rθ对称面静压 |
4.4.2 ZR平面流线及总压损失 |
4.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果 |
(6)高速直驱曝气风机气动优化设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 叶顶间隙研究进展 |
1.2.2 分流叶片研究进展 |
1.2.3 扩压器研究进展 |
1.3 主要研究内容 |
2 数值计算的理论研究基础 |
2.1 流体力学基本方程 |
2.1.1 连续方程 |
2.1.2 运动方程 |
2.1.3 能量方程 |
2.2 湍流模型 |
2.2.1 Baldwin-Lomax湍流模型 |
2.2.2 Spalart-Allmaras湍流模型 |
2.2.3 Shear-Stress Transport湍流模型 |
2.3 数值模拟软件 |
2.3.1 网格处理器 |
2.3.2 数值求解器 |
2.3.3 后处理器 |
2.4 本章小结 |
3 叶轮优化设计 |
3.1 曝气风机设计参数及几何模型 |
3.1.1 曝气风机技术要求 |
3.1.2 叶轮初始方案设计 |
3.2 网格无关性验证 |
3.3 叶顶间隙对叶轮性能的影响 |
3.3.1 数值计算设置及结果 |
3.3.2 叶轮内部流场分析 |
3.4 分流叶片轴向位置对叶轮性能的影响 |
3.4.1 分流叶片设计方案 |
3.4.2 数值模拟计算 |
3.4.3 叶轮内部流场分析 |
3.4.4 叶片载荷分析 |
3.5 叶轮最终设计方案及性能曲线 |
3.6 本章小结 |
4 叶片扩压器优化设计 |
4.1 叶片扩压器设计方法 |
4.2 扩压器造型设计 |
4.2.1 数值模拟计算 |
4.2.2 原始模型流场分析 |
4.3 叶片扩压器性能优化 |
4.4 叶片厚度对级性能的影响 |
4.5 叶片扩压器最终方案 |
4.6 本章小结 |
5 排气蜗壳气动设计 |
5.1 蜗壳几何造型 |
5.2 数值模拟计算 |
5.3 整机流场分析 |
5.4 曝气风机性能曲线 |
5.5 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录 ANACA65-010叶型型面坐标 |
致谢 |
(7)多翼离心风机动力叶轮及排气蜗壳联合设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究的背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 离心风机的实验研究 |
1.2.2 离心风机的数值仿真研究 |
1.3 本文主要研究内容 |
第2章 多翼离心风机数值模拟理论及原型仿真 |
2.1 引言 |
2.2 流体运动基本控制方程 |
2.3 湍流数值模拟方法 |
2.4 离散方法 |
2.5 多翼离心风机实体建模及网格生成 |
2.5.1 风机实体建模及流域划分 |
2.5.2 网格类型及优缺点 |
2.5.3 网格生成 |
2.6 物理条件设置 |
2.6.1 计算域设置 |
2.6.2 边界条件设置 |
2.6.3 交界面设置 |
2.6.4 求解器设置 |
2.7 离心风机主要性能指标 |
2.8 原型流场仿真结果及分析 |
2.8.1 结果 |
2.8.2 流场分析 |
2.9 本章小结 |
第3章 多翼离心风机蜗壳改型设计 |
3.1 引言 |
3.2 多翼离心风机蜗壳改型气动设计 |
3.2.1 蜗壳宽度选取 |
3.2.2 蜗壳旋转部分型线设计 |
3.2.3 蜗壳内壁型线实用计算 |
3.2.4 蜗舌设计 |
3.2.5 蜗壳出口设计 |
3.2.6 网格化分 |
3.2.7 仿真分析 |
3.3 出口段型线对风机性能的影响 |
3.4 出口扩张角对风机性能的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 多翼离心风机叶轮改型设计 |
4.1 引言 |
4.2 叶片数对风机性能的影响 |
4.2.1 结构模型 |
4.2.2 结果分析 |
4.3 叶片出口角对风机性能的影响 |
4.3.1 结构模型 |
4.3.2 结果分析 |
4.4 叶片入口角对风机性能的影响 |
4.4.1 结构模型 |
4.4.2 结果分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 二维多翼离心风机定常及非定常流场探究 |
5.1 引言 |
5.2 离心风机气动噪声产生机理 |
5.3 二维多翼离心风机的定常及非定常流场仿真 |
5.3.1 二维多翼离心风机定常流场仿真 |
5.3.2 二维多翼离心风机非定常流场仿真 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(8)空调系统多翼离心风机性能和噪声分析及改进设计(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 多翼风机优化设计 |
1.2.2 风机噪声控制 |
1.3 本文主要研究内容与目标 |
第2章 多翼离心风机的性能测试和数值模拟方法 |
2.1 引言 |
2.2 多翼离心风机的结构 |
2.3 多翼离心风机的性能测试 |
2.3.1 性能测试实验装置 |
2.3.2 性能测试结果与分析 |
2.4 风机流场数值模拟理论及噪声预测方法 |
2.4.1 风机流场数值模拟理论 |
2.4.2 风机气动噪声理论 |
2.4.3 气动噪声预测方法 |
2.5 多翼离心风机的数值模拟 |
2.5.1 数值模型创建 |
2.5.2 网格划分 |
2.5.3 计算模拟方法 |
2.5.4 性能计算结果 |
2.5.5 内部流场分析 |
2.6 本章小结 |
第3章 叶轮和叶片结构对多翼风机性能的影响分析 |
3.1 引言 |
3.2 叶片出口角的调整 |
3.3 叶片非均布设计 |
3.4 叶片数的调整 |
3.5 叶轮安装位置的调整 |
3.6 本章小结 |
第4章 蜗壳形式对多翼风机性能的影响分析 |
4.1 引言 |
4.2 蜗壳形式与性能预测 |
4.3 风机内部流动情况的对比分析 |
4.4 性能测试结果分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 蜗壳形式对多翼风机噪声的影响分析 |
5.1 引言 |
5.2 宽频噪声分析 |
5.2.1 蜗壳表面的宽频噪声分析 |
5.2.2 叶片表面的宽频噪声分析 |
5.3 离散噪声分析 |
5.4 风机气动噪声测试 |
5.5 本章小结 |
第6章 多翼风机结构的改进方案及性能预测 |
6.1 引言 |
6.2 蜗壳影响的评价与优选 |
6.3 叶轮结构优选与改进 |
6.4 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
作者简介 |
(9)控制周向截面积分布的风机蜗壳设计方法及分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
2 数值计算方法及优化算法 |
2.1 数值模拟基本理论 |
2.2 优化设计基本方法 |
2.3 本章小结 |
3 原型风机模拟验证及分析 |
3.1 原型风机结构及网格生成 |
3.2 原型风机数值模拟结果及试验验证 |
3.3 原型风机内流场分析 |
3.4 本章小结 |
4 基于控制截面积分布的蜗壳优化设计方法及分析 |
4.1 蜗壳型线设计方法 |
4.2 蜗壳型线优化过程及结果 |
4.3 优化结果分析 |
4.4 本章小结 |
5 优化前后风机气动噪声对比及分析 |
5.1 气动噪声数值计算基本理论 |
5.2 离心风机噪声组成及生成机理 |
5.3 优化前后风机噪声对比 |
5.4 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 作者硕士期间发表论文和专利情况 |
(10)双吸式离心通风机非定常流动特性及旋转失速机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 离心风机内流场特性研究 |
1.2.2 离心风机内旋转失速现象的研究 |
1.2.3 双吸式叶轮的研究 |
1.3 本论文的主要研究内容 |
第二章 双吸式离心通风机内定常流动数值计算 |
2.1 引言 |
2.2 离心通风机定常流动计算方法 |
2.2.1 通风机模型 |
2.2.2 数值计算方法 |
2.2.3 网格无关性验证 |
2.2.4 能量梯度理论 |
2.3 风机外特性测试装置 |
2.3.1 动力传输系统 |
2.3.2 外特性测量系统 |
2.3.3 外特性参数的测量 |
2.4 数值计算结果和分析 |
2.4.1 计算结果验证 |
2.4.2 内流场沿叶轮轴向的分布特性 |
2.4.3 流量对内流场特性的影响 |
2.5 本章小结 |
第三章 双吸式离心通风机内旋转失速现象的数值分析 |
3.1 引言 |
3.2 通风机非定常流动计算方法 |
3.2.1 控制方程和数值方法 |
3.2.2 网格和时间步长无关性验证 |
3.3 数值计算结果和分析 |
3.3.1 非定常计算结果验证 |
3.3.2 测压点非定常特性分析 |
3.3.3 内流场非定常特性分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 双吸式离心通风机内压力脉动特性的计算和实验分析 |
4.1 引言 |
4.2 压力脉动特性实验装置 |
4.2.1 外特性测量系统 |
4.2.2 动态压力测量系统 |
4.2.3 测压点布置方案 |
4.3 非定常流动的结果和分析 |
4.3.1 计算结果验证 |
4.3.2 失速工况下的压力脉动特性 |
4.3.3 额定工况下的压力脉动特性 |
4.4 本章小结 |
第五章 双吸式离心通风机内、外非定常流动特性的关联 |
5.1 引言 |
5.2 蜗壳流道测压点布置 |
5.3 蜗壳流场内测压点非定常特性分析 |
5.3.1 压力脉动分布特性 |
5.3.2 压力脉动频谱分析 |
5.4 内、外非定常流动特性的关联 |
5.4.1 静态失速 |
5.4.2 弱旋转失速 |
5.4.3 强旋转失速 |
5.5 本章小结 |
第六章 双吸式离心通风机最优叶轮交错角度的确定 |
6.1 引言 |
6.2 叶轮出口处流动特性的变化 |
6.2.1 原始通风机内部的气流流动特性 |
6.2.2 叶轮交错角度对通风机内、外性能的影响 |
6.2.3 压力分布法的提出 |
6.3 压力分布法的验证 |
6.4 本章小结 |
第七章 总结和展望 |
7.1 本文研究工作总结 |
7.2 今后研究工作展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间主要的研究成果及荣誉 |
致谢 |
四、离心风机梯形截面蜗壳内旋涡流动的数值分析(论文参考文献)
- [1]车用空压机蜗壳优化设计研究[J]. 杨国蟒,胡余生,陈彬,宣卫豪,肖勇. 风机技术, 2021(04)
- [2]非均匀入流对离心泵性能的影响及优化研究[D]. 刘玉文. 西安理工大学, 2021
- [3]离心压缩机排气蜗壳三维气动优化设计方法研究[D]. 李伟. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021
- [4]变导叶开度下离心通风机的优化匹配设计研究[D]. 黄雨洁. 西安理工大学, 2020
- [5]汽轮机低压缸进气结构气动性能及流动特性的研究[D]. 赵佳诣. 大连海事大学, 2020(01)
- [6]高速直驱曝气风机气动优化设计[D]. 李成真. 大连理工大学, 2019(03)
- [7]多翼离心风机动力叶轮及排气蜗壳联合设计[D]. 孔宣. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [8]空调系统多翼离心风机性能和噪声分析及改进设计[D]. 于思琦. 浙江大学, 2019(04)
- [9]控制周向截面积分布的风机蜗壳设计方法及分析[D]. 李佳峻. 华中科技大学, 2018(06)
- [10]双吸式离心通风机非定常流动特性及旋转失速机理研究[D]. 肖美娜. 浙江理工大学, 2017(07)