带串列叶栅子午加速风机气动特性分析与优化

作     者：张志鑫 

作者单位：中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 

学位级别：硕士

导师姓名：赵洪雷;董学智

授予年度：2014年

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：串列叶栅 子午加速风机 变频风机 数值模拟 

摘      要：本文利用数值模拟方法针对一款带串列叶栅子午加速风机进行气动分析与优化,主要研究内容如下： 1、对原型风机进行数值模拟,得到原型风机在2100rpm、1300rpm以及600rpm下性能曲线。对串列静叶内部流动特征及动叶开缝对风机性能影响进行详细分析,得到风机在2100rpm以及600rpm处的流动特征。分析表明原型风机中存在如下问题：(1)动叶安装角过大,(2)动叶开缝形状不合理,(3)串列静叶前后叶片形成的缝隙通道形状不合理。 2、比较原型风机采用开缝结构动叶和缝合动叶下的流动特性,研究动叶开缝对风机总体性能与内部流动造成的影响,为同类风机的设计以及原型风机的优化提供参考。 3、在以上工作的基础上,通过修改动静叶,实现全工况范围内风机性能的提升,为同类风机的优化改型提供参考。对动叶的优化为：动叶安装角降低3°、叶片数增加至14片、修改动叶的缝隙形状。对静叶的优化为：改变串列静叶前后叶片形成的缝隙形状,使其呈收敛形。之后,进行动静叶匹配。 4、详细对比改型前后风机内部流场结构的差异,得出改型降低流动损失的规律,为未来风机设计与优化提供理论参考。 5、改型风机在全工况范围压比同原型风机持平,设计点效率从87.2%提升至88.3%,喘振裕度从15.2%提升至20%。风机动叶强度校核结果表明改型风机动叶强度满足设计要求。