将6-39风机模型导入ICEM 进行网格划分,网格划分过程中对离心风机关键部位要进行加密处理,如叶轮、集流器、蜗舌、进气箱的转角处等。对风机的进口与出口适当延长,以保证计算的稳定性。考虑到离心风机结构的复杂且不规则性,本文采用非结构四面体网格进行划分,其中无进气箱的离心风机网格数量约370万,网格质量为0.3以上;带进气箱的离心风机网格数量为380万,网格质量
6-39风机
将6-39风机模型导入ICEM 进行网格划分,网格划分过程中对离心风机关键部位要进行加密处理,如叶轮、集流器、蜗舌、进气箱的转角处等。对风机的进口与出口适当延长,以保证计算的稳定性。考虑到离心风机结构的复杂且不规则性,本文采用非结构四面体网格进行划分,其中无进气箱的离心风机网格数量约370万,网格质量为0.3以上;带进气箱的离心风机网格数量为380万,网格质量为0.3以上。6-39风机叶片吸力侧形成的低能流积聚的“尾迹区”,形成“射流-尾流”结构。
6-39风机采用标准k-模型,壁面函数为Scalable,数值计算方法为高阶求解格式,求解格式为一阶格式。由于通风机转速低,马赫数小,可认为气流为不可压缩定常流动。进口给定质量流量,出口给定静压,壁面条件为无滑移边界,转速为1 480r/min,并将流动区域分为静止域与旋转域,两者通过Interface连接,连接模型为普通连接,坐标变换为转子算法,网格连接方式为GGI。通过Fluent后处理计算得出蜗壳壁面区域于以上4个截面处所受粘性力大小Fν,测量力矩中心至力原点距离R,由额定工况下风机总质量流量q计算得单位质量流体所受黏性力矩平均值mFR/q。本文所研究的某离心风机叶轮有均布的16 个前向的大小叶片,其内部流场较为复杂,为了揭示6-39风机内的流场特性,对风机进行全三维数值模拟。先单独分析了进气箱内部流场特性,然后对进气箱与风机进行一体化分析,研究进气箱对离心风机性能的影响。
消声蜗壳对6-39风机气动性能的影响原风机与不同消声组合试验所得的气动性能对比如图3 所示。试验结果表明: 由于穿孔板相对于光滑的铝板有着较高的壁面摩擦阻力,导致加装穿孔板后的风机压力和效率在整个测试工况范围内都有不同程度的降低。振动无论大小,只要符合相关技术要求即可,但是异常的、超标的振动必须及时处理,否则振动会恶化,造成事故和经济损失。4种消声组合方式的压力损失并不相同,当额定转速为3 800 r /min,在设计工况下,A 组合改进风机全压降低了约16.0 Pa,效率下降了约1.28%; B 组合改进风机全压降低了约5.0 Pa,6-39风机效率下降了约0.9%; C 组合改进风机全压降低了约36.8 Pa,效率下降了约3.18%; D 组合改进风机全压降低了约45.8 Pa,效率下降了约3.28%。
主要由于安装穿孔板的面积不同,导致不同消声组合方式的摩擦损失不同。B 组合即只在风机后盖板上安装穿孔板,风机压力损失小。不同工况下,风机压力和效率损失也不相同,在设计工况及偏大流量工况下,6-39风机压力和效率损失较大,效率也同步降低。主要原因是大流量工况下,蜗壳内部气流速度较高,气流与穿孔板之间的摩擦损失增加。不同工况下,风机压力和效率损失也不相同,在设计工况及偏大流量工况下,6-39风机压力和效率损失较大,效率也同步降低。消声蜗壳为A 组合形式时与原风机的出口A声级随流量变化的对比图。可以看出,不同工况下,A 型消声蜗壳的降噪效果不同,6-39风机在额定工况点附近,降噪效果好; 在大流量工况下,降噪效果变差,这主要因为大流量情况下,蜗壳内气体流速较大,而气体流速对吸声材料的吸声效果影响很大; 在小流量工况下,风机流动恶化,风机振动较大,导致振动噪声很大以致降噪效果反而变差。与原风机相比,在额定工况点A 声级降低约4.5 dB( A) ,在大流量工况下,A 声级降低约3.6 dB( A) ,在小流量工况下,A 声级降低约1.9 dB( A) 。
6-39风机与4 种消声方式风机的A 声级对比。从图中可以看出,每一种方式都有着不错的降噪效果,其中C 型改进风机降噪效果好,在额定工况点附近总A声级能降低约7 dB( A) ; B 型改进风机降噪效果也比较理想,优于A 和D 型改进风机; A 型改进风机的消声效果差。出现上述情况的原因应该是电机噪声通过蜗壳会被放大,而没有被吸声材料有效吸收。在6-39风机内部叶轮进口处产生涡旋现象,堵塞了叶轮流道,使风机的效率和压力降低。但后盖板加装消声材料,恰好吸收了电机的部分噪声,因此后盖板加装吸声材料降低风机噪声明显。
本文对吸声蜗壳对风机降噪效果进行了研究,分别对单独蜗板、后盖板、蜗板与后盖板、蜗板与前盖板加装消声材料的4 种方式进行了试验测量,在6-39风机全工况范围内,风机噪声都有不同程度的降低,其中蜗板加后盖板组合的降噪效果好。由于穿孔板摩擦损失较大,气体流动阻力增加,导致风机压力和效率都有不同程度的降低。通过试验证明相对于周向蜗板加装消声材料,风机后盖板加装消声材料消声效果明显,且结构简单、制造方便风机压力损失小。一种包含复杂形状进气箱与旋转叶轮一体的6-39风机的算法,可以很好的揭示斜流风机内部流动的特征。也证明了消声蜗壳有很好的降噪效果,并且6-39风机蜗壳尺寸虽然有一定的增大,但相对于消声器等其他降噪方法优势还是很明显的。对风机进出口安装条件有限制并且对噪声有一定要求的离心风机,吸声蜗壳是较好的选择。
(作者: 来源:)