为了探索大负荷大流量风机的关键气动设计技术和内部流动机理,本文设计了一台风机,其压力比为1.20,负荷系数为0.83。详细研究了流量系数、反力等设计参数的影响规律,给出了相应的选择原则。分析了叶片负荷调节、叶片弯曲和叶片端部弯曲对叶栅流动、级匹配和级性能的影响,给出了高负荷轴流风机三维叶片设计的基本原则。同时,开发了s1流面协同优化方法,取得了较好的效果。降低了定子损耗,增大了风机裕度。高压风机的设计通常采用离心风机,但离心风机存在迎风面积大、流量小、效率低等缺点。针对大流量、高压力比、率的设计要求,如何完成单级轴流设计成为研究的重点。长期以来,轴流风机的设计方法得到了发展。从孤立叶型法、叶栅法、降功率法到目前广泛采用的准三维、全三维气动设计方法,甚至到s1流面叶型优化[6]、三维叶型优化、风机三维叶型技术,已经有了大量的研究工作。用于提高设计方法的准确性和快速性。以率、高负荷为设计目标,通过合理选择总体参数,优化了风机流面叶片的初步设计和三维叠加,实现了轴流风机的气动设计。
通过在风机叶尖压力面附近扩展合适的叶尖平台,可以有效地减小叶尖泄漏和气动损失。模拟了三种风机不同长度和初始位置的吸力面小翼叶栅的内部流场。结果表明,三段小翼可以---叶栅顶部的流动状况,并在不同程度上削弱泄漏涡的强度。周志华等[10]计算了某型涡轴发动机高压涡轮一级的三维流场。结果表明,锥形间隙能有效地控制间隙内的泄漏流速,减少间隙内的堵塞,从而提高其整体性能。在套管处理方面,yang等人[11]发现自循环壳体处理后压缩机的稳定流量范围明显增大,这是由于叶片负荷降低、低能流体吸附能力降低和周向流量畸变能力降低所致。风机的不同分区数的非轴对称套管处理。实验表明,干燥炉风机,合理的非轴对称壳体处理结构可以使压缩机的稳定裕度提高13%,峰值效率提高0.8%。提率的原因是加工槽对压气机叶顶流场产生低频非定常影响信号。风机在低速压缩机上测试了不同结构的斜槽壳体处理。实验表明,合理的配置可以提高压缩机效率1%~2%,烘干机配套风机,而不会对失速裕度产生不利影响。
风机四种不同结构尺寸的半圆形轴缝。模拟和试验结果表明,轴向缝处理技术不仅能达到稳定膨胀效果,而且能在设计速度下提率和压力比。套管壁环对简单风机性能的影响。结果表明,环形结构能有效地削弱叶顶间隙涡,甚至抑制其产生,有效地提高了风机的总压和效率。全冠、部分冠和加强型部分冠对风机气动性能的影响。结果表明,木材干燥窑风机,部分冠形能削弱泄漏流和二次流的强度,与全冠形相比,部分冠形的效率提高了0.6%。satish koyyalamudi和nagpurwala[17]对离心式压缩机的导叶进行了处理。结果表明,改进后的压气机峰值效率降低了0.8%~1%,失速裕度提高了18%,阻塞流量提高了9.5%。叶顶间隙形态的研究主要集中在离心式、轴流式压缩机和涡轮上,风机,而叶顶间隙形态对轴流风机---是动叶可调轴流风机性能影响的研究相对较少。考虑到优化叶顶间隙形状可以有效地提高风机的性能,对ob-84动叶可调轴流风机在均匀间隙、逐渐收缩和逐渐膨胀等六种非均匀间隙下的性能进行了三维数值模拟。比较了不同叶尖间隙形状下的内部流动特性、总压分布和叶轮作用力,分析了渐缩型和渐扩型。间隙对风机性能影响的内在机理。
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