为研究后高压离心通风机叶轮的流场及噪声问题,采用三维建模软件UG对现有叶轮进行逆向建模,提取出叶轮的几何模型,运用Hypermesh对叶轮模型进行网格划分,然后采用Fluent软件模拟了叶轮三维粘性定常流动特性,分析了叶轮内部流动情况,在此基础上对叶轮模型进行噪声分析,得到流场模拟和噪声分析结果,为叶轮优化设计提供理论依据。首先,使两联轴器轴线平行,即先保证轴
高压离心通风机
为研究后高压离心通风机叶轮的流场及噪声问题,采用三维建模软件UG对现有叶轮进行逆向建模,提取出叶轮的几何模型,运用Hypermesh对叶轮模型进行网格划分,然后采用Fluent软件模拟了叶轮三维粘性定常流动特性,分析了叶轮内部流动情况,在此基础上对叶轮模型进行噪声分析,得到流场模拟和噪声分析结果,为叶轮优化设计提供理论依据。首先,使两联轴器轴线平行,即先保证轴向百分表的四个读数相差值符合本文表1的允许值。
高压离心通风机作为干燥、通风类家电产品的重要组成部件,其性能直接影响着家电产量的高低。随着现代生活对节能、环保等要求日益提高,开发、低噪风机成为必然趋势。离心式通风机的工作介质为气体,工作过程中会产生气动噪声、机械噪声和气固耦合噪声,其中气动噪声是主要噪声,约占到总噪声的45%左右。风机气动噪声主要由离散噪声(旋转噪声)和湍流噪声组成。高速高压离心风机旋转噪声较高,低速低压风机以湍流噪声为主。且基频噪声和宽频噪声在风机中不同程度的存在。目前对离心式通风机降噪研究还处于试验为主的研究阶段,但试验研究成本较大、周期较长,这对高压离心通风机产品开发非常不利。此外,影响离心式通风机气动噪声的因素众多,设计所得结果的降噪机理难以被系统揭示。数值模拟方法能够提供风机的内部流场信息和噪声分布情况,有利于准确认识离心式通风机噪声产生机理和降噪原理,为进一步推广降噪设计的方法提供依据。所以,对离心式通风机数值模拟的研究是非常必要的。此类振动的预防处理措施为:(1)检查高压离心通风机壳体,如壳体存在裂纹的或磨损及其腐蚀严重的,应加固或整体更换。
高压离心通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。加进气箱后,风机叶轮尾缘处的“尾迹-射流”更加的严重,风机模型尾迹区占了比较大的空间,减少了风机流道有效面积。在小流量区,风机内部的流场分布发生偏心现象(C 处),叶轮流道E 侧,气体比较充实,叶轮流道F 侧气体分布较差,与原始风机内部流场分布相比,其高压离心通风机叶轮流道的充盈性差。离心风机的效率曲线如图6,无进气箱情况下在流量为2.82kg/s,压力为3 106.23Pa 时,达到较率68.64%;另外,为真实反映风机内流场分布情况,在标准k-ε计算模型的扩散项中加入粘性应力作用,使其高计算误差降低至3%。加进气箱后在流量为1.68kg/s,压力为2 775.54Pa,达到较率59.45%,通过与原始风机对比可知,加进气箱后其较率降低8.19%。同样由图6 效率曲线对比图可知,加进气箱后风机整体效率降低,与原始高压离心通风机相比其区域比较窄,缩短了工作区域,且加进气箱后较优工况点向小流量区偏移。加进气箱后,离心风机的全开流量降低,与无进气箱相比,流量降低了16.9%。由图7 可知,加进气箱不仅降低了风机的全开流量,其全压也有所减少。风机性能测试采用C 型试验装置对带进气箱的离心风机进行了性能测试,测试标准按GB/T 1236-2017《工业通风机用标准化风道进行性能实验》执行。
整机压力云图分布
通过Fluent 软件对掘进工作面离心风机进行流场数值模拟,模拟得出在同流量下,加米字集流器和普通集流器离心风机压力云图可以看出,风机静压从进口至出口逐渐增大,在蜗壳外达到较大。加米字集流器风机进口静压明显高于普通集流器离心风机, 其较大静压达到2 510 Pa,普通集流器达到1 440 Pa;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,为了揭示高压离心通风机内的流场特性,对风机进行全三维数值模拟。加米字风机的全压较大可达5 860 Pa,而普通集流器较大达到4 260 Pa。
高压离心通风机集流器的压力用Tecplot 软件对模拟结果进行后处理,可以对离心风机集流器的受压进行对比分析。加米字形集流器和普通圆弧形集流器内部流场受压分布所示, 高压离心通风机米字形集流器入口压力为-8 000 Pa,到集流器出口达到-18 000 Pa,压差10 000 Pa;高压离心通风机在大流量区计算值比实测值偏高,小流量区计算值比实测值偏低,但是整体上计算结果与实测结果基本吻合。普通圆弧形集流器入口压力为-8 000 Pa,到集流器出口达到-16 000 Pa,压差8 000 Pa,小于米字形集流器。同时也可以看出,加米字形集流器压力梯度变化趋势比普通圆弧形集流器平缓,对稳定进口气流,保证气流的均匀及稳定有更明显的作用。
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