通过对烘干机风机设计参数和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
烘干机风机

通过对烘干机风机设计参数和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,使烘干机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。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,在烘干机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。针对大流量、高压力比、的设计要求,如何完成单级轴流设计成为研究的重点。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。
在烘干机风机机械中,为了防止旋转叶片和固定壳体之间的摩擦,叶片顶部和壳体之间必须有一定的间隙。由于叶尖间隙的存在,不可避免地会发生泄漏流。泄漏流与主流相互作用形成的泄漏涡将影响涡轮机械的内部流场和气动性能,尤其是效率、烘干机风机噪声和稳定的工作范围。因此,通过改变叶顶间隙形状,对叶顶泄漏流进行综合分析,提高涡轮机械的气动性能具有重要的现实意义和工程参考价值。目前,对叶尖间隙进行了一系列的实验和数值模拟研究,主要集中在叶尖和壳体两个方面。对于叶片顶部,Young等人[4]采用实验方法研究了单槽、双槽和上斜面对涡轮性能的影响。在此基础上,模拟了烘干机风机、类型和位置对轴流风机性能的影响,指出在设计流量下,叶顶双槽结构具有较佳的气动性能,风机效率提高了1.05个百分点。对多级压缩机表明,叶根倒角还可以减小角区的失速,提高工作范围。烘干机风机带肩端间隙涡轮的研究表明,压力侧和吸入侧后缘槽都可以略微增大叶片顶面传热系数,但吸入侧后缘槽可以减小间隙的泄漏损失。从图中不难看出,原型直叶片的进口具有明显的正攻角,端弯叶片的载荷由于分离流动而减小。

GAMBIT软件用于烘干机风机模型建立和网格生成。考虑到烘干机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,以保证烘干机风机网格质量。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%。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机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。由于烘干机风机叶片压力面所做的工作,压力面上的总压力明显高于吸力面上的总压力,总压力沿动叶片旋转方向由压力面逐渐下降到吸力面。
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