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基于双激盘理论的轴流风机径向畸变研究

作　者: 乔清华
导　师: 杨波
学　校: 上海交通大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 双激盘理论弯掠叶片径向畸变叶型重心联线径向平衡方程数值模拟
分类号: TH432
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 53次
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内容摘要

轴流风机是一种工业用的通用机械,在各种工业领域有着广泛地应用。当前对节能减排的要求和人们生活水平的提高,使得高效低噪的轴流风机的研究是轴流风机领域内的一个重要课题。弯掠叶片技术最初在航空领域得到广泛采用,对叶轮机械的气动性能和气动声学性能有很大的改善作用。弯掠叶片是一种最初在航空领域采用的技术,对叶轮机械的气动性能和气动声学性能有很大的改善作用。本文利用二维欧拉法的通流计算方法-双激盘理论对弯掠叶片的轴流叶轮机械进行研究。采用极坐标方程,计算圆弧型和径向线加圆弧型的叶型重心联线;对径向平衡方程的离散方式、迭代方向、迭代方式和迭代收敛准则进行改进。为了得到改进的效果,与以前实验结果相比较,表明改进后的计算结果计算精度有所提高。本文根据轴流风机设计的孤立翼形法,采用变环量流型设计满足某一气动要求的弯掠叶片轴流风机,并根据标准进行了轴流风机出气性能实验研究,结果表明弯掠叶片的平板圆弧叶片轴流风机的性能可以达到同类翼形风机的水平。本文对设计的模型风机进行数值模拟,将数值模拟的详细过程给出了说明,并且给出计算结果,详细分析了风机的内部流场。进口畸变对于叶轮机械的气动性能和稳定运行有着重要的影响,本文利用改进后的双激盘理论,对轴流风机的进口轴向速度的径向畸变情况进行研究。采用不同的速度分布假设,进行双激盘理论的气动性能计算,通过得到性能结果与实验结果的相对误差比较,得到合理的进口轴向速度的畸变情况。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-13
第一章绪论  13-22
  1.1 研究背景  13-15
  1.2 研究方向和研究方法  15-20
    1.2.1 弯掠叶片  15-17
    1.2.2 进口畸变影响  17-19
    1.2.3 研究方法  19-20
  1.3 本文的主要工作  20
  1.4 本章小结  20-22
第二章双激盘理论简介及修正  22-35
  2.1 双激盘理论的基础  22-24
  2.2 双激盘理论的损失模型  24-26
  2.3 双激盘理论的落后角模型  26-27
  2.4 叶型重心联线及其修正  27-30
  2.5 径向平衡方程及修正  30-32
  2.6 改进结果的比较  32-34
  2.7 本章小节  34-35
第三章轴流风机设计和性能实验  35-54
  3.1 轴流风机设计理论基础  35-38
    3.1.1 翼形参数简介  35-36
    3.1.2 叶栅参数简介  36-38
  3.2 轴流风机设计  38-44
    3.2.1 风机轮毂比和叶片数的确定  38-39
    3.2.2 叶片流型设计  39-41
    3.2.3 叶片安装角和弦长的确定  41
    3.2.4 叶型重心在不同径向截面位置的确定  41-43
    3.2.5 径向间隙和进口集流器设计  43-44
  3.3 轴流风机性能实验台设计  44-50
    3.3.1 轴流风机性能实验方案  44-46
    3.3.2 实验参数的测量  46-47
    3.3.3 实验结果和性能计算  47-49
    3.3.4 湿空气密度修正  49-50
  3.4 轴流风机无因次性能曲线  50-53
  3.5 本章小节  53-54
第四章轴流风机数值模拟  54-74
  4.1 计算流体力学理论基础简介  54-59
    4.1.1 流体力学的基本方程  54-55
    4.1.2 偏微分方程的数值解法  55-56
    4.1.3 网格生成技术  56-59
  4.2 湍流模型  59-60
  4.3 数值模拟过程  60-67
    4.3.1 风机网格的生成  60-62
    4.3.2 网格质量评价  62-65
    4.3.3 网格无关性测试  65
    4.3.4 求解设置  65-67
  4.4 数值模拟结果  67-72
    4.4.1 设计工况附近总体性能参数比较  67
    4.4.2 子午面流道流动参数分布  67-70
    4.4.3 不同叶高的流动参数分布  70
    4.4.4 叶片表面的总压和静压分布  70-72
  4.5 本章小节  72-74
第五章径向畸变研究  74-83
  5.1 常规分布  74-76
    5.1.1 分布的确定  74-75
    5.1.2 双激盘理论的分布计算结果  75-76
  5.2 梯形分布  76-78
    5.2.1 分布的确定  76-77
    5.2.2 双激盘理论的分布计算结果  77-78
  5.3 抽吸作用影响的分布  78-79
    5.3.1 分布的确定  78
    5.3.2 双激盘理论的分布计算结果  78-79
  5.4 分布假定的整体评价  79-81
  5.5 本章小结  81-83
第六章全文总结  83-86
  6.1 主要工作  83
  6.2 主要结论  83-84
  6.3 研究展望  84-86
参考文献  86-91
符号与标记（附录 1）  91-92
致谢  92-93
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  93

基于双激盘理论的轴流风机径向畸变研究

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