以風機蝸殼與葉輪出口在半徑方向上的間距隨方位角線性遞增來優化蝸殼型線,并用試驗證明了---的蝸殼型線不僅能提高風機效率及全壓,還能改變流量-壓力曲線的變化趨勢;beena等[11]通過應用層次分析法ahp,對蝸殼的重要幾何參數進行了優先排序,闡明了各參數對離心風機性能的影響;風機采用3種不同流量的五孔探頭,測量了風機蝸殼內流體的三維流動,得出傳統一維蝸殼型線設計方法忽略了風機內部---的泄漏情況,鍋爐風機廠家,應根據流體實際流動進行修正的結論。本文在傳統蝸殼型線設計理論基礎上,以某抽油煙機用多翼離心風機為研究對象,
風機采用動量矩修正方法對其進行---化。并考慮粘性應力的作用對原有k-ε計算模型進行修正,以期提高數值計算結果的準確度,為cfd數值模擬預測風機性能的---性提供參考。多翼離心風機由進口集流器、葉輪及蝸殼組成,具體結構如圖1所示。其設計轉速n=1200r/min,設計流量qv=0.15m3/s,主要尺寸參數為:風機蝸殼寬度b1152mm,葉輪內徑1d210mm,葉輪外徑2d246mm,葉片進口安裝角178a,葉片出口安裝角2160a,葉片圓弧半徑r14mm,葉片數z60。為了提供---的來流條件,給定較為準確的邊界條件,本研究在利用solidworks軟件對風機進行三維建模時,分別將進風區域和出風區域進行延長處理,以---進出口氣體的流動充分發展。另外,為了方便模型的建立,在盡量減小數值模擬誤差的前提下對電動機結構進行一定程度的簡化,
將風機模型導入icem 進行網格劃分,網格劃分過程中對離心風---鍵部位要進行加密處理,如葉輪、集流器、蝸舌、進氣箱的轉角處等。對風機的進口與出口適當延長,高速離心鼓風機,以---計算的穩定性。考慮到離心風機結構的復雜且不規則性,本文采用非結構四面體網格進行劃分,其中無進氣箱的離心風機網格數量約370萬,網格為0.3以上;帶進氣箱的離心風機網格數量為380萬,網格為0.3以上。
風機采用標準k-?模型,壁面函數為scalable,數值計算方法為---求解格式,求解格式為一階格式。由于通風機轉速低,馬赫數小,可認為氣流為不可壓縮定常流動。進口給定流量,出口給定靜壓,壁面條件為無滑移邊界,轉速為1 480r/min,并將流動區域分為靜止域與旋轉域,兩者通過interface連接,鍋爐風機,連接模型為普通連接,坐標變換為轉子算法,網格連接方式為ggi。本文所研究的某離心風機葉輪有均布的16 個前向的大小葉片,其內部流場較為復雜,為了揭示風機內的流場特性,對風機進行全三維數值模擬。先單獨分析了進氣箱內部流場特性,然后對進氣箱與風機進行一體化分析,研究進氣箱對離心風機性能的影響。
幾何模型建立與網格劃分
計算模型采用掘進工作面4-72-5.6a 防爆防腐蝕的離心式通風機,其主要參數:電機功率22 kw,濰坊風機,轉速2 930 r/min,流量10 122~25 736 m3/h,全壓4 152~2 330 pa。其主要由進風口、集流器、葉輪和蝸殼組成。
風機集流器中添加了米字形結構與環形擋環。風機結構復雜且葉片外形不規則,因此生成結構化網格比較困難,相反非結構化網格適應能力強,在處理復雜結構時有利于網格的自適應。
因此風機采用四面體非結構化網格。使用ansys 軟件中的cfd 軟件進行網格劃分,加米字形集流器模型網格數1 072 503,網格節點數184 910;普通圓弧形模型網格數1 296 832,網格節點數223 847。以離心風機在掘進工作面環境下的運行工況為依據,進行風機參數設置:流量取22 806.54 m3/h,流速取6.335 15 m/s, 流量取7.491 3 kg/s。把pro/e 建立的幾何模型導入fluent 中并對幾何模型的邊界條件計算參數進行設定。其中入口類型采用速度進口,出口設為壓力邊界條件,本計算采用的樣機是礦用式離心風機, 出口靜壓可以近似為0,蝸殼內壁及葉輪壁面粗糙度均取0.5,集流器、葉輪、蝸殼等各流體區域結合處的公共面采用interface邊界類型面, 將葉片的壓力面和吸力面以及葉輪前盤、后盤和轉軸的內外表面一起定義為旋轉壁面。環境壓力為101 325 pa,取粉塵流體密度ρ=1.225 kg/m3。計算時采用--- 壓力速度耦合方法進行。