在干燥窑风机机械中,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、干燥窑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
干燥窑风机
在干燥窑风机机械中,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、干燥窑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。干燥窑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。在此基础上,模拟了干燥窑风机、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。干燥窑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。


干燥窑风机四种不同结构尺寸的半圆形轴缝。模拟和试验结果表明,轴向缝处理技术不仅能达到稳定膨胀效果,而且能在设计速度下提率和压力比。套管壁环对简单干燥窑风机性能的影响。结果表明,环形结构能有效地削弱叶顶间隙涡,甚至抑制其产生,有效地提高了风机的总压和效率。全冠、部分冠和加强型部分冠对干燥窑风机气动性能的影响。结果表明,部分冠形能削弱泄漏流和二次流的强度,与全冠形相比,部分冠形的效率提高了0.6%。Satish Koyyalamudi和Nagpurwala[17]对离心式压缩机的导叶进行了处理。结果表明,改进后的压气机峰值效率降低了0.8%~1%,失速裕度提高了18%,阻塞流量提高了9.5%。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。叶顶间隙形态的研究主要集中在离心式、轴流式压缩机和涡轮上,而叶顶间隙形态对轴流风机特别是动叶可调轴流风机性能影响的研究相对较少。考虑到优化叶顶间隙形状可以有效地提高风机的性能,对OB-84动叶可调轴流风机在均匀间隙、逐渐收缩和逐渐膨胀等六种非均匀间隙下的性能进行了三维数值模拟。比较了不同叶尖间隙形状下的内部流动特性、总压分布和叶轮作用力,分析了渐缩型和渐扩型。间隙对风机性能影响的内在机理。
干燥窑风机叶尖涡度的增大可以有效地阻碍泄漏流的通过,使干燥窑风机泄漏流与主流混合造成的损失减小,叶片前缘泄漏量的增加小于中、后缘泄漏量的增加。总体上,漏风量减少,提高了风机的性能。这与参考文献中得到的前、后缘对干燥窑风机总压损失系数的影响是一致的。随着间隙的逐渐增大,叶顶前部的涡度强度增大,后缘的涡度强度减小,总体变化较小,泄漏量略有增加。叶片吸力前缘中部涡度强度略有增加,沿弦长方向吸力面中部和后部涡度强度基本不变。干燥窑风机叶片前缘附近的涡度强度急剧增加。这是由于前缘点高度的变化导致的叶尖流动角度的变化。前缘点涡度强度的增加阻碍了吸力面附近的流入,也降低了主流与泄漏流的混合程度。同时,干燥窑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。虽然方案6的进风速度有所降低,但由于叶顶和后缘附近的涡度强度降低,干燥窑风机效率总体降低,相应的泄漏面积和泄漏流量增大。轴向速度分布可以反映转子叶片流道内的流动能力和分离尾迹区的特征。因此,转子叶片出口轴向速度分布的径向分布如图6所示,用于分析流量。由于叶根和叶顶端壁附件的附面层较厚,导致流体流过该区域后的轴向速度较小,而叶顶附件又因泄漏存在使轴向速度进一步减小。
干燥窑风机在0.05
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