贯流风机流场模拟与性能分析

　　动状态和结构参数变化对其产生的影响，分析了蜗舌间隙进口角蜗壳间隙蜗舌位置角出口角变化与贯流风机进出口流速间的关系，从中寻找出结构参数变化对贯流风机流场影响的规律。同时，还将模拟汁算结果与试验结果进行了比较，比较结果明数值模拟的结果4试验结果基本吻合。

　　刖贯流风机因其特殊的结构和性能特点逐渐为人们所重视。贯流风机结构简单体积小两元性好，可以根据对风量的要求自由选择叶轮长度，送风比较均匀集中，风量大，广泛用于制冷空调化工机械等各种能量利用系统中。但由于这种风机内部流动复杂，目前国内外对它进行的大部分还是试验研究。

　　8.丁姐吐和8.曾利用激光多普勒测速，技术对几何相似但具有不同转子尺寸的贯流风机流场进行了测试，分析了风机转子尺寸和雷诺数对贯流风机工作性能的影响丁80018也和。丁8均0，等23用粒子轨迹追踪测速技术1对贯流风机流场进行了测试，分析了贯流风机流动系数以为与进口流速转子外径外径处圆周速度相关的量纲的参数对风机内部速度场以及偏心旋涡的影响。

　　刘师多周炜等4以贯流风机的壳体为研究对象，在试验基础上建立了该风机吸气能力数学模型，优化确定了壳体佳结构参数，分析了壳体结构参数主要是蜗舌参数对风机吸气能力的影响规律。杨波等5也采用试验的方法，测量并分析在不同叶轮直径和结构尺寸主要是叶轮直径时，贯流风机内部流场的变化，并通过对几组试验数据的比较，对贯流风机特有的偏心涡成因进行了理论分析。

　　以上研究都是基于试验基础上的，并且有的也，国家重点基础规划973研宄资助项目02000026309.2003025收到初稿，20030922收到修改稿只是分析了个别参数对风机性能的影响，没有对风机结构参数的影响进行比较全面的研究。另外，国内外利用数值模拟的方法对贯流风机流场进行分析计算的研究很少，陈次昌6曾提出种直接边界兀和离散旋涡法相结合的数值解析方法并对贯流风机了比较。但是，他并没有分析结构参数变化对贯流风机内部流场的影响。因此为了更全面地掌握和了解贯流风机的工作特性，寻求接近实际的流动模型和设计方法，有必要利用计算流体动力学CFD方法对贯流风机流动状态和结构参数影响进行研究。

　　利用，砑，8丁入尺00对贯流风机内部流场进行了数值模拟，研究了贯流风机的流动状态和结构参数变化对风机性能的影响，分析了蜗舌间隙进口角蜗壳间隙蜗舌位置角出口角变化与贯流风机进出口流速的关系，从中寻找出结构参数变化对贯流风机内部气体流动影响的规律，为改善贯流风机的工作性能提供了依据，也为优化贯流风机的结构设计提供了条件。

　　1贯流风机结构特点贯流风机主要由蜗舌隔板和转子部分组成。在贯流风机设计中，关键在于确定流道边界的优形状包括蜗舌蜗壳形状等，以使风机内部气体流动合理，达到高效低噪的要求。因此风机内部流场的计算具有很大意义。用于数值模拟的贯流风机结构参数为风扇外径仙胃内径02=200，叶片数24；其余参数蜗舌间隙句进口角蜗壳间隙2蜗舌位置角出口角02均为可调量，叶轮转速1000以1为贯流风机的几何结构。

　　同时还对用8丁尺0计算的结果与相同条件下试验所得数据7进行了比较。4明了出口平均流速随进口角增大而增加的规律，以及与试验值进行比较的曲线，4中横坐标为不同进口角0纵坐标为速度。4中，虚线为计算模拟结果，实线为试验测定的结果。由该可看出模拟结果与试验结果基本相符，基本上可反映出口平均流速的实际变化趋势。

　　1.汁算模拟曲线2.试验曲线2.2蜗舌间隙对风扇流场的影响时对风扇流场产生影响的模拟结果。由56可看出，叶轮内侧始终存在个能控制整个气流流动叶轮内部，这种回流造成了很大的能量损失横流风机的效率就取决于这种回流流量在总流量中所占中可发现，蜗舌间隙较大时，偏心涡的中心位置靠近叶轮的中部，而蜗舌间隙减小时，涡心的位置外移，并向蜗舌和出风口靠近。由于涡心向边部偏移，2计算结果和分析采用5算法和1高雷诺数湍流模型进行求解。为了模拟叶片的运动，采用8丁0中旋转网格的隐式方法进行处理。进口出口均设为压力边界，并给定大气条件为压力边界值。网格为面体网格，网格数为12万。

　　2.1进口角对风机流场的影响对不同进口角的风机流场进行了模拟，并与试验结果进行了比较23分别为进口和出口流速随进口角3变化的模拟结果，中纵坐标均为速度，2横坐标为进口处1方向坐标，3横坐标为出口处少方向坐标。2中分别为3=90 0120时进口速度分布曲线；3中至上而下条曲线分别为0速度分布较均匀。但随着进口角减小，进风面积也随之减小，从而导致出口速度降低。

　　3日铟锯阁5蜗舌间隙为5，流场分布同时也对模拟计算的结果与相同条件下试验所得数据7；进行了比较。8为不同蜗舌间隙对风扇出口平均流速的影响分布曲线，其横坐标为不同蜗舌间隙值，纵坐标为速度。8中虚线为计算结果，实线为试验结果。从8中可以看出计算结果与试验结果基本致，均反映出出口平均流速随蜗舌间隙减小而增大这特点。

　　2.3蜗壳间隙色对风扇流场的影响蜗壳间隙对贯流风机的流场也会产生定的影响。9为不同蜗壳间隙对风扇进口流速的影响分阁8不同蜗舌间隙对风扇出口子均流速的影响分布曲线1.计算模拟曲线2.试验曲线布曲线，其横坐标为进口处1方向坐标，纵坐标为速度。9中曲线分别为蜗壳间隙=9，25，32，1时计算结果。由9可看出随着蜗壳间隙句速均有所降低。由此可知蜗壳间隙减小，进口流速增加。

　　分布曲线，其横坐标为出口处少方向坐标值，纵坐标为速度值。10中曲线分别为蜗壳间隙句=9，15mm25mm32mm时计算结果。由10可看出随着蜗壳间隙马的增加，出口流速曲线整体轻微下降，即出口处各点流速均有所降低。由此可知蜗壳间隙减小，出口流速也有所增加。另外将与37相比较可看出，10中曲线变化较小，即蜗壳间隙对贯流风机出口流速的影响比进口角蜗舌间隙的影响要小。

　　同时就不同蜗壳间隙句对风机出口平均流速的影响，将计算的结果与相同条件下试验所得数据71气流的回流减少，反之则回流增加。这说明蜗舌间隙的大小可以控制气流的流动，减小该间隙可使，流减少，提高风机的效率。7明了不同蜗舌间隙对风扇出口流速的影响，7中曲线分别为句= 10，15，20订仰24，1时的出口流速曲线。由7可看出随着蜗舌间隙6的减小出口流速曲线整体是上升的，即出口处各点流速均有所提高，由此可知蜗舌间隙减小，出口流速增加。这正是因为蜗舌间隙减小，偏心涡外移，从而使气流的回流减少，提高了出口流量。

　　进，速度的影响分布曲线出口流速的影响分布曲线，条曲线分别为62=130.=35.各=35.和40.，=140.次45.时风机出口流速变化曲线，其横坐标为出口处方向坐标值，纵坐标为速度值。由可看出，尽管曲线变化不是很大，但总体来说风机出口流速是随着蜗舌位置角出口角的增加而增大的，从12中风机出口平均流速的变化曲线也可以看出这种趋势。

　　进行了比较，计算结果与试验结果的平均误差为8.5，说明计算结果与试验所得结果基本。致。

　　出口速度的影响分布曲线同时就蜗舌位置角出口角同时变化对风机出口平均流速的影响，将计算的结果与相同条件下试验所得数据1进行了比较，计算结果与试验结果的大误差在10以内，说明计算结果与试验所得结果基本致。

　　2.4蜗舌位置角占出口角心对风机流场的影响在试验过程中，其他参数不变的情况下单独改变蜗舌位置角或出口角有定困难，因此般将蜗舌位置角和出口角作为个参数进行调节。出于要同试验结果进行比较考虑，汁算模拟过程中也将蜗舌位置角和出口角作为个参数进行调节，即同时改变这两个量，以观察它们对风机流场的影响。

　　进口流速的影响分布曲线，条曲线分别为=130，=35，ft=13540.

　　2=140，=45，时风机进口流速变化曲线，其横坐标为进口处尤方向坐标值，纵坐标为速度。由2可以看出，随着蜗舌位置角5出口角贫的增大，曲线整体有所上升，即随着蜗舌位置角和出口角的增大，风机进口流速增大。

　　3结论利用0，分析软件8丁尺，对贯流风机内部气体流动进行计算模拟，分析了进口角蜗舌间隙蜗壳间隙出口角和蜗舌位置角等壳体参数变化对涡心位置以及贯流风机进出口流速的影响，将模拟结果与试验结果进行了比较，结果明数值模拟的结果与试验结果基本吻合。对贯流风机的性能模拟与分析，为改善贯流风机的工作性能提供了依据，为贯流风机优化设计打下基础。

　　随着进口角01减小，进口流速增加，速度分布较均匀，即提高了风机的吸气能力，但同时随着进口角减小，进风面积也随之减小，从而导致出口速度降低。因此，根据风机的不同用途，进口角有不同的选取。当风机用作吸杂部件时，要求风机具有较强的吸杂能力，但不能排出过多的气体排气量过大会给除尘带来很大困难，这时进口角应取较大值，如大于120.当风机主要用于排气时，要求排气压力高流量大，这时进口角应取得小些，如小于80.

　　随着蜗舌间隙1的减小，出口流速增加，这是因为蜗舌间隙减小，偏心涡外移，从而使气流的回流减少，提了出口流量；虽然蜗舌间隙减小时流量变大，但是蜗舌间隙减小，噪声也会相应增加，般蜗舌间隙为叶轮外径的6，9之间时可获得较好的气动特性与噪声特性。

　　随着蜗壳间隙句的减小，进口流速和出口流速均有所增加，但分析明蜗壳间隙的影响与进口角蜗舌间隙产生的影响相比要弱些。

　　随着蜗舌位置角足出口角马的增加，风机进出口流速均有所增大，但它们的影响相对进口角蜗舌间隙产生的影响也较弱。

　　5杨波，钟芳源，袁辉靖。横流风机内部流动试验研究。机6陈次昌。横流式风机内部流动的研究。农业机械学报，7赵京华，万淑敏。横流风机工作性能的试验研宄。天津8赵系华。横流式农用清洗风机内部气体流动数值模拟研9王军，金培耕，伍光辉。空调用轴流风扇系统内流特性调数值模拟研究。