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为了探索高效大负荷大流量风机的关键气动设计技术和内部流动机理，本文设计了一台烟草烘干风机，其压力比为1.20，负荷系数为0.83。详细研究了流量系数、反力等设计参数的影响规律，给出了相应的选择原则。分析了叶片负荷调节、叶片弯曲和叶片端部弯曲对叶栅流动、级匹配和级性能的影响，给出了高负荷轴流风机三维叶片设计的基本原则。同时，开发了S1流面协同优化方法，取得
烟草烘干风机
















为了探索高效大负荷大流量风机的关键气动设计技术和内部流动机理，本文设计了一台烟草烘干风机，其压力比为1.20，负荷系数为0.83。详细研究了流量系数、反力等设计参数的影响规律，给出了相应的选择原则。分析了叶片负荷调节、叶片弯曲和叶片端部弯曲对叶栅流动、级匹配和级性能的影响，给出了高负荷轴流风机三维叶片设计的基本原则。同时，开发了S1流面协同优化方法，取得了较好的效果。降低了定子损耗，增大了风机裕度。高压风机的设计通常采用离心风机，但离心风机存在迎风面积大、流量小、效率低等缺点。也就是说，为了更直观地反映烟草烘干风机叶顶间隙形状变化对叶顶附近速度场的影响，90%叶片高度截面的轴向速度分布如图7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。长期以来，轴流风机的设计方法得到了发展。从孤立叶型法、叶栅法、降功率法到目前广泛采用的准三维、全三维气动设计方法，甚至到S1流面叶型优化[6]、三维叶型优化、烟草烘干风机三维叶型技术，已经有了大量的研究工作。用于提高设计方法的准确性和性。以、高负荷为设计目标，通过合理选择总体参数，优化了烟草烘干风机流面叶片的初步设计和三维叠加，实现了轴流风机的气动设计。






本文以方案中烟草烘干风机的定子叶片为例进行了详细设计，优化了S1流面叶型，烟草烘干风机采用三维叶片技术改善了定子叶栅内的流动。通过三维数值模拟，对S2流面设计中的损失和滞后角模型进行了标定，为叶片三维建模提供了依据。通过与初步三维设计结果的比较，两种设计方案的气动参数径向分布一致，证实了烟草烘干风机设计过程中S2流面设计的准确性和可靠性。由于叶尖泄漏流的存在，叶尖压力比与气流角（图中灰色虚拟线圈所示的面积）之间存在一定的偏差，但通过三维CFD的修正，s2的设计趋势预测了叶尖泄漏流对气动参数径向分布的影响；bec在高负荷下，定子根部出现了气流分离现象，导致了出口气流角和S2设置的初步三维设计。预测结果略有不同（图中橙色虚线圈所示的区域）。烟草烘干风机利用一条非均匀有理B-sline曲线来描述由四个控制点（红点）控制的曲线，包括前缘点和后缘点。通过在烟草烘干风机叶尖压力面附近扩展合适的叶尖平台，可以有效地减小叶尖泄漏和气动损失。叶片体由四条非均匀曲面、两个吸力面和两个压力面组成，同时与较大切圆（灰圆）和前缘后缘椭圆弧相切。利用MIT MISES程序对S1型拖缆叶片进行了流场分析。采用B-L（Baldwin-Lomax）湍流模型和AGS（Abu-Ghamman-Shaw）旁路过渡模型描述了过渡过程。









烟草烘干风机在实际应用过程中，叶片型线的优化可能面临一个问题。不同叶片高度的不同进水条件导致叶片型线优化结果差异过大，难以对叶片型线进行过度优化。为此，本文提出了多截面轮廓协同优化的方法，建立了轮廓几何与轮廓目标函数之间的关系，使得到的轮廓满足三维实际要求。在优化过程中，增加了叶片型线的几何分析和设计点气流角的调整模块，以保证获得的叶片型线能达到与原型相同的气流转向能力。同时，烟草烘干风机设计点的气动性能满足一定要求，否则，可以以罚函数的形式尽快完成叶型的气动分析，提高优化过程的性。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，烟草烘干风机对有效范围内的剖面性能进行了研究。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。目标函数括号中的项为设计点损失，第二项为有效流入流角范围，边界为设计点损失的1.5倍，第三项为失速裕度，第四项为有效流入流角范围内的平均损失，第五项为平均损失差的方差。有效流入角范围内的分布。分子是分析叶片外形的气动性能，分母是原型参考值。烟草烘干风机利用加权因子w对截面之间的关系进行加权，设置目标函数，得到损失小、失速裕度高的多截面S1剖面。各参数的权重和各截面的权重系数决定了优化目标是集中于中间截面的性能，以及中间截面的损失和末端截面的失速裕度。



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