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4-73型离心风机叶轮叶片开缝的数值模拟研究内容和研究方法
发布时间：2013-02-26 16:39 来源：未知
本课题以G4-73No,8D型离心式风机为具体研究对象，G4-73型系列离心风机广泛用于200MW及以下火力发电机组配套的锅炉送、引风机，因此研究结果将具有广泛的现实意义。
离心风机叶轮通道的气体流过叶片的流动是很复杂的。在叶片尾部吸力边附近存在着较严重的气流分离现象，叶片吸力侧形成低能流积聚的尾流区，形成射流一尾流结构。尾流区的存在使流道有效通流面积减少，给风机的性能带来很多不良的影响，使风机全压和效率下降。要想减少流体流动损失就要想办法破坏射流一尾流结构产生的主要途径，在叶轮流道内容易发生脱流和边界层分离的部位开一缝隙，压力面流体通过缝隙流过就会对吸力面出口附近的流体起到吹散作用，也就有效地防止了脱流的产生与发展。因此提出了在此型风机叶轮叶片开缝的方法来改善流动环境。
在原叶轮的叶片上开缝，可以使叶轮出口处的尾流区破碎、变小，以此来减少风机损失，提高风机流场的稳定性。缝隙的安装位置及长度参数对离心风机气动性能和噪声均有重要影响。就长度参数而言，若缝隙长度过长，其改善流动条件优势不能充分发挥，若缝隙长度过短，虽然分流作用加强，但会引起流场局部突变，有可能使流场恶化，从而降低综合性能，为了最大可能的提高风机性能，就需要用最小的损失获得最大的风机性能提升，因此需要找到这些参数的优化值。
由于离心风机是一种全压系数高、流量系数大的风机，与其它型式的风机相比，在压力、流量相同的情况下，可以实现小尺寸和高转速的结构，有利于节能降耗。但在离心式叶轮机械中，叶片曲率半径大，哥氏力、离心力、横向压力及粘性等因素相互作用，叶轮和蜗壳内的流动情况十分复杂。因此，对于离心风机的内部流场的直接研究比较困难。为更好地研究离心式风机内部流场流动及涡流产生的情况，本课题采用数值模拟理论研究和实验研究有机结合的方法，在理论研究的基础上指导实验工作。理论研究采用计算流体力学软件NUMECA对加装不同开缝叶片的通风机内部流场进行模拟。
综上所述，本课题具体内容可分为以下两个部分：
1)数值模拟的理论研究。采用NUMECA软件对完全按照其真实尺寸及结构的离心风机内部流场进行数值模拟，通过对所计算风机通流部分边界条件的设定，准确模拟风机内部流场的三维流动情况。分析导致风机叶轮内部涡流产生和涡流损失的主要原因，掌握射流一尾流结构的产生、发展特性。
2)优化研究。设计在叶片尾端不同位置上进行开缝，并对安装新叶轮叶片的风机进行模拟计算，比较开缝前、后的通风机内部流场的改善效果，并提出进行实验研究的优化参数。
