烘干窑风机初步设计完成后,本文的气动设计流程在初步设计中进一步优化了S1流面上叶片和叶片的三维叠加,从而完成了详细的气动设计,达到了设计目标。除求解三维流场的N-S方程外,其余部分由气动中心自己的程序完成,保证了过程的平稳、。流量系数的选择通过改变速度三角形的轴向速度来影响转子和定烘干窑风机叶片的扩散系数。随着流量系数的增大,定、转子叶片的扩散系数均减小。本
烘干窑风机

烘干窑风机初步设计完成后,本文的气动设计流程在初步设计中进一步优化了S1流面上叶片和叶片的三维叠加,从而完成了详细的气动设计,达到了设计目标。除求解三维流场的N-S方程外,其余部分由气动中心自己的程序完成,保证了过程的平稳、。流量系数的选择通过改变速度三角形的轴向速度来影响转子和定烘干窑风机叶片的扩散系数。随着流量系数的增大,定、转子叶片的扩散系数均减小。本文的初步设计方案设置为图3中箭头所示的方案,限制为0.55。同时,烘干窑风机的流量系数的选择对级效率有影响:级效率随动、静叶进口马赫数的增加而降低;级效率随流量系数的增加而降低,执行机构叶片损失随T进口载荷的增加而增加。结果表明,在平均叶顶间隙不变的前提下,锥形间隙风机的总压力和于均匀间隙风机,高效区范围扩大,锥形间隙越大,性能改善越显著。转子和定子叶片,而转子叶片进口马赫数略有增加,导致级效率提高;定子进口马赫数随反应性降低而增加,导致定子损失增加。同时,反应性的大小意味着转子和定子叶片需要达到的静压上升的大小。随着反应性的增加,动叶扩压系数增大,静叶扩压系数随反应性的减小而增大。本文选取一定的反应性使转子和定子叶片的扩散系数基本相同。

通过对烘干窑风机设计参数和S2设计参数的多次迭代,得到了一个接近设计要求的初步三维设计方案。从表2可以看出,初步设计方案的气动参数与一维设计结果吻合较好。风机设计过程中一维参数的设计精度足以支持设计工作的进一步发展。表2显示了一维设计结果和初步设计的平均质量参数。由表2可以看出,单级风机平均半径处的负荷系数约为1.0,甚至高于普通航空发动机压气机的负荷系数。同时,单级风机的反应性略大于0.5,平均负荷分布在静、动叶片上,使烘干窑风机叶片展开中部的弯曲角度达到40度以上,扩压系数达到0.5以上。采用FLUENT软件对OB-84动叶可调轴流风机在均匀和非均匀间隙下的性能进行了数值模拟,讨论了不同间隙形状对泄漏流场和间隙损失分布的影响。从出版的文献中不难找到。考虑到轴流风机制造成本的限制,扩压系数接近0.6,基本达到了无主动流量控制技术的亚音速轴流风机的设计极限。然而,在烘干窑风机设计结果与设计目标的压力比与效率之间仍存在一定的差距,需要进一步的详细设计来弥补。由于本文设计的单级风机的负荷比设计中采用的经验公式高,因此有必要对每排叶片的稠度和展弦比进行调整。初步设计方案如图所示。6和7,以及表3所示的气动性能,其中载荷系数由叶尖的切线速度定义。

GAMBIT软件用于烘干窑风机模型建立和网格生成。考虑到烘干窑风机叶片翼型结构的复杂性和顶部区域的三维流动,首先选择三角形网格划分叶片顶部,并利用尺寸函数对网格进行细化,以保证烘干窑风机网格质量。其它区域的网格划分为动叶区域网格作为参考,采用结构化/非结构化混合网格。为了保证精度和网格独立性,对原风机在216万、245万、286万和337万网格条件下的性能进行了模拟。结果表明,随着网格数量的增加,总压和效率逐渐接近样本值,337万和286万网格的总压和效率偏差分别为0.085%和0.024%。在确定优化目标时,综合考虑了设计点的性能和非设计条件,烘干窑风机对有效范围内的剖面性能进行了研究。综合模拟精度和网格数确定了所用的总网格数。这个数字是286万。其中动叶面积198万片,集热器、导叶面积和扩压管网格数分别为30万片、26万片和32万片。在模拟叶尖间隙形状的变化之前,将原始风扇的模拟结果与参考文献中的烘干窑风机性能进行了比较。结果表明,在33.31-46.63m3_s-1流量范围内,总压和效率的平均相对误差分别为3.0%和1.5%,表明结果能够反映风机的实际性能。
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