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空调用轴流风机内流分析及优化

作　者: 李晓鹏
导　师: 吴克启
学　校: 华中科技大学
专　业: 流体机械及工程
关键词: 轴流风机数值模拟叶顶泄漏叶尖涡
分类号: TH432.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

本文采用实验和数值模拟的方法,分别对空调原用叶轮和新设计叶轮的轴流风机的三维流场进行了研究。实验在风机外特性实验台上进行,数值模拟采用三维粘性数值模拟软件Fluent。本文共分两个部分: 第一部分以空调用轴流风扇系统为模型,利用三维雷诺时均Navier-Stokes 方程和标准K-ε两方程湍流模型对其内部流场进行模拟计算,并在原使用叶轮的基础上进行了优化改进。性能试验和数值模拟结果表明,用CAD/CFD 技术新设计的叶轮达到了设计要求,提高了风量、降低了噪声。它可为改进空调器风扇系统设计及其为不同叶型风扇的应用提供依据和进一步研究的基础。在数值模拟的基础上分析了叶片表面静压分布及湍流粘度的影响,以及近壁流谱,流道中损失发展的规律。数值模拟结果表明,新叶轮通过进一步的优化,改善了内流结构,减少了损失,加快了尾迹的衰减速度,流动分布更加合理。第二部分对叶顶间隙泄漏流动和叶尖涡进行了研究分析。叶顶间隙涡产生于叶顶区域吸力面附近,并朝同流道叶片的压力面向尾缘方向发展,叶轮的旋向与间隙涡的发展方向相反; 叶轮流道流动的主气流与从叶顶外侧吸入的气流两者相互作用,导致在吸力面近叶顶区域产生了叶尖涡,叶尖涡沿叶片吸力面向出口不断发展、移动,并且叶尖涡逐渐向同流道叶轮压力面方向移动,从叶顶近前缘位置至叶片出口,叶尖涡逐渐耗散,叶尖涡的发展方向与叶轮旋转方向。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
术语表  5-8
1 绪论  8-22
  1.1 课题背景、目的及意义  8-9
  1.2 弯掠叶片在国内外的发展状况  9-12
  1.3 叶轮机械内部流动研究进展  12-17
  1.4 弯曲叶片对二次流动和损失的影响  17-19
  1.5 改善叶轮机械性能的方法  19-21
  1.6 本文的主要研究工作  21-22
2 流体流动数值模拟基本理论  22-32
  2.1 流体机械内部流动数值研究的现状及发展  22
  2.2 各种具体应用情况的数学模型研究  22-23
  2.3 数值离散方法  23-24
  2.4 控制方程  24-25
  2.5 湍流模型  25-28
  2.6 边界条件  28-30
  2.7 网格划分的几个基本原则  30-31
  2.8 本章小结  31-32
3 新叶轮和原叶轮的内流对比分析  32-54
  3.1 概述  32-33
  3.2 叶轮的几何模型  33-34
  3.3 网格划分  34
  3.4 计算方法和边界条件  34-36
  3.5 结果及讨论  36-52
  3.6 本章小结  52-54
4 叶顶间隙泄漏流和叶尖涡的研究  54-66
  4.1 概述  54-55
  4.2 叶顶间隙内的流动特性  55-61
  4.3 叶尖涡流动的CFD 数值分析  61-65
  4.4 本章小结  65-66
5 全文总结和展望  66-68
  5.1 全文总结  66-67
  5.2 工作展望  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-76
附录1 攻读硕士期间发表的论文  76

空调用轴流风机内流分析及优化

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