離心風機多目標優(yōu)化及旋轉(zhuǎn)失速機理研究
關(guān)鍵詞：離心風機 發(fā)布時間：2013-07-12 點擊數(shù)：1146
風機屬于通用機械范疇,在國民經(jīng)濟的各部門應用十分廣泛。尤其在火力發(fā)電廠中,風機是保證電廠安全、經(jīng)濟運行及實現(xiàn)節(jié)能減排的重要設(shè)備之一,因此對其經(jīng)濟性和安全性兩個方面進行研究具有重要意義。本文以G4-73型離心風機為研究對象,采用數(shù)值模擬與實驗研究相結(jié)合的方法,在分析風機內(nèi)部流動機理及結(jié)構(gòu)參數(shù)對性能影響規(guī)律的基礎(chǔ)上,利用遺傳算法對風機性能進行優(yōu)化,設(shè)計高效葉輪及旋渦破碎裝置,并深入研究旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象的產(chǎn)生機理及流體動力學特征。主要研究內(nèi)容及成果如下：
1、離心風機流場動力學特征研究及參數(shù)化數(shù)值計算平臺開發(fā)。在分析網(wǎng)格劃分策略及湍流模型等對計算精度的影響基礎(chǔ)上,對離心風機的內(nèi)部流場特征進行了數(shù)值研究及熵產(chǎn)計算,計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)吻合良好,為實現(xiàn)風機性能預測和優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn),湍流耗散是引起熵產(chǎn)的主要原因,而粘性耗散的影響幾乎可以忽略,其中葉輪體內(nèi)熵產(chǎn)*大。在確定計算模型的基礎(chǔ)上采用VB編程語言開發(fā)了基于參數(shù)化的離心風機數(shù)值計算平臺,包括參數(shù)化建模、FLUENT計算及數(shù)據(jù)分析三個模塊,實現(xiàn)了葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)變化時幾何建模、高質(zhì)量網(wǎng)格生成、計算模型設(shè)置、后處理及數(shù)據(jù)庫查詢等功能的完全自動化與體化,為深入研究葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對風機性能的影響奠定了基礎(chǔ)。
2、離心風機性能的多目標優(yōu)化及實驗研究�；趨�(shù)化數(shù)值計算平臺研究了葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)包括葉片數(shù)、葉片出口安裝角和葉輪出口寬度等對風機性能的影響規(guī)律。設(shè)計正交試驗構(gòu)造訓練樣本,基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了離心風機性能參數(shù)預測模型,并利用遺傳算法對風機全壓和效率進行多目標優(yōu)化,獲得了新型葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)組合。為驗證優(yōu)化結(jié)果的正確性,對加裝新型葉輪的風機分別進行了數(shù)值模擬和實驗研究。結(jié)果表明,加裝新型葉輪后風機全壓和效率提高,且高效區(qū)拓寬,在65%-100%相對流量范圍內(nèi),風機噪聲降低。
3、風機蝸殼流場動力學特征分析及優(yōu)化。研究了離心風機蝸殼內(nèi)部流動規(guī)律,發(fā)現(xiàn)蝸殼內(nèi)部存在螺旋向前推進的類S型大型旋渦運動。基于減小流動損失和泄漏損失的思想,設(shè)計了一種旋渦破碎裝置。對加裝漩渦破碎裝置前后的風機分別進行了數(shù)值模擬及性能和噪聲實驗。模擬結(jié)果表明,加裝旋渦破碎裝置后,大尺度旋渦得到破碎且強度減弱,蝸殼體內(nèi)熵產(chǎn)明顯降低,泄漏損失減小。實驗結(jié)果表明,加裝旋渦破碎裝置后,相對流量大于45%時,風機全壓明顯增大,且高效區(qū)拓寬；風機噪聲降低,且在*高效率點處,風機中、低頻段噪聲明顯降低。
4、離心風機旋轉(zhuǎn)失速動力學特征的機理研究�；诰帉懙腢DF節(jié)流閥函數(shù)對離心風機旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象進行了數(shù)值模擬,通過在流場中設(shè)置監(jiān)視點獲得了失速團的傳播速度及失速頻率。探討了旋轉(zhuǎn)失速的發(fā)生機理及影響因素,分析了從失速先兆發(fā)展到失速團的徑向、軸向和周向全三維的非定常遷移過程,及失速特征和失速團個數(shù)的變化。深入探討了失速團的周向傳播機理,且揭示了小流量區(qū)風機全壓波動及其頻率的重要原因。研究結(jié)果為風機旋轉(zhuǎn)失速故障的預防、監(jiān)測與診斷奠定了基礎(chǔ)。
常州市（無錫）文順風機有限公司產(chǎn)品齊全，主要產(chǎn)品有：高、中、低離心風機、引風機；各種軸流風機；水泥立窯專用高壓離心風機；化鐵爐高壓離心風機；化鐵企業(yè)替代進口的不銹鋼風機；空調(diào)專用風機；各種除塵、耐磨、防腐、非標等特種風機近三十個系列，三百多種規(guī)格的產(chǎn)品。
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