山東冠熙環(huán)保設(shè)備有限公司主營：軸流風(fēng)機(jī),耐高溫高濕風(fēng)機(jī),烘干設(shè)備用風(fēng)機(jī),離心風(fēng)機(jī),除塵風(fēng)機(jī)

軸流風(fēng)機(jī)利用模擬方法分析了級導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)形式對某兩級動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)性能的影響，表明長短復(fù)合導(dǎo)葉對提升軸流風(fēng)機(jī)氣

動(dòng)性能方面好于單一長度葉片式導(dǎo)葉。軸流風(fēng)機(jī)在流固耦合模擬研究方面，利用CFX 和Ansys 對離心風(fēng)機(jī)葉輪的模擬表明，風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能基本不變，而較大變形量減少2. 5%，較大等效應(yīng)力增大3. 6%。失速工況下葉輪的靜力特性，指出氣動(dòng)力載荷對葉輪的總變形量有顯著的影響，對葉輪等效應(yīng)力分布的影響較小，軸流風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)工作時(shí)的應(yīng)力及總應(yīng)變，驗(yàn)證了在流固耦合作用下風(fēng)機(jī)工作的強(qiáng)度要求。Dhopade模擬了低周疲勞與高周疲勞聯(lián)合作用對燃?xì)廨啓C(jī)葉片結(jié)構(gòu)與氣動(dòng)性能的影響。在考慮葉片和流域相互耦合狀態(tài)下，對大型軸流風(fēng)機(jī)葉片的氣動(dòng)彈性的模擬表明，考慮氣動(dòng)彈性的較大應(yīng)力幾乎是不考慮氣動(dòng)彈性的較大應(yīng)力的兩倍，由此證明在葉片安全性評估方面考慮氣動(dòng)彈性的必要性。綜上所述，目前對于軸流風(fēng)機(jī)的導(dǎo)葉數(shù)目改變研究只關(guān)注其氣動(dòng)性能，而對于葉輪靜力結(jié)構(gòu)和振動(dòng)情況研究較少。

因此，本文研究對象為某電廠660 MW 機(jī)組配套的動(dòng)葉可調(diào)軸流一次風(fēng)機(jī)，借助Fluent 軟件對其內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值模擬，并借助Workbench 流固耦合模塊對葉片進(jìn)行靜力分析和預(yù)應(yīng)力下的模態(tài)分析，對導(dǎo)葉數(shù)目改變前后的葉輪安全性進(jìn)行評估，為風(fēng)機(jī)生產(chǎn)和改造提供參考依據(jù)。

（1）當(dāng)導(dǎo)葉數(shù)減少時(shí)，隨著導(dǎo)葉數(shù)的增加，軸流風(fēng)機(jī)的性能優(yōu)于風(fēng)機(jī)。采用21個(gè)導(dǎo)葉的方案3是較佳方案，有效地提高了總壓效率。同時(shí)，改造后的軸功率略有增加，方案3的功耗有所增加。

（2）當(dāng)流場數(shù)據(jù)加載到固體區(qū)域表面時(shí)，葉片的應(yīng)力、總變形和固有頻率基本不變。離心力對葉片的強(qiáng)度和振動(dòng)起著決定性作用，而空氣動(dòng)力對其影響不大。葉片的工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于一階臨界轉(zhuǎn)速，不會(huì)發(fā)生共振。

（3）綜合考慮方案3風(fēng)機(jī)性能、軸功率、強(qiáng)度、振動(dòng)分析結(jié)果，減少一套導(dǎo)葉，也可降低設(shè)計(jì)制造成本。由此可見，減徑導(dǎo)葉方案3對實(shí)際生產(chǎn)和改造具有一定的參考意義。葉尖間隙對動(dòng)軸流風(fēng)機(jī)實(shí)際失速線的影響。

結(jié)果表明，軸流風(fēng)機(jī)葉頂間隙過大，使風(fēng)機(jī)實(shí)際失速線與理論失速線有較大偏差。實(shí)際失速線向下移動(dòng)，同時(shí)會(huì)造成較大的負(fù)效率偏差。詳細(xì)描述了試驗(yàn)過程，分析了操作點(diǎn)在性能曲線上的位置。后通過接近失速試驗(yàn)確定風(fēng)機(jī)的實(shí)際失速線位置。通過引入相關(guān)系數(shù)，研究了葉尖間隙與失速點(diǎn)壓力偏差、效率偏差的關(guān)系。軸流風(fēng)機(jī)葉頂間隙與失速點(diǎn)的相對壓力偏差相關(guān)系數(shù)為-0.99，即葉頂間隙越大，實(shí)際失速線與理論失速線的偏差越嚴(yán)重，實(shí)際失速點(diǎn)的負(fù)壓偏差越嚴(yán)重。同時(shí)，葉頂間隙與效率偏差的相關(guān)系數(shù)為-0.93，即葉頂間隙越大，負(fù)效率偏差越大。

從軸流風(fēng)機(jī)的一般參數(shù)出發(fā)，通過一維徑向參數(shù)和子午向徑向參數(shù)的設(shè)計(jì)，得到了初步設(shè)計(jì)方案的性能預(yù)測和幾何參數(shù)。初步方案利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)葉片型線對三維葉片進(jìn)行幾何建模，通過求解三維穩(wěn)定流場對初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證。一維參數(shù)設(shè)計(jì)主要是求解平均半徑氣動(dòng)參數(shù)的控制方程。采用逐級疊加法對多級壓縮系統(tǒng)進(jìn)行了氣動(dòng)計(jì)算。同時(shí)調(diào)整了軸流風(fēng)機(jī)相應(yīng)的攻角、滯后角和損失模型。后，得到了平均半徑和子午線流型下的基本氣動(dòng)參數(shù)。計(jì)算中使用的損失和氣流角模型需要大量的葉柵試驗(yàn)作為支撐?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)模型包括經(jīng)典亞音速葉片型線NACA65、C4和BC10，基本滿足了風(fēng)機(jī)的初步設(shè)計(jì)要求。為了準(zhǔn)確、快速地得到初步設(shè)計(jì)方案，將現(xiàn)有的經(jīng)典葉片型線直接用于一維設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)。當(dāng)設(shè)計(jì)負(fù)荷超過原模型時(shí)，采用MISES方法對S1流面進(jìn)口斷面進(jìn)行分析，得到初始滯后角，如本文對高負(fù)荷風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)。在S2流面設(shè)計(jì)中，軸流風(fēng)機(jī)采用流線曲率法對S2流面進(jìn)行了流量計(jì)算。為了簡化計(jì)算過程，將計(jì)算假設(shè)為無粘性和恒定絕熱，忽略了實(shí)際渦輪機(jī)械中的三維、非定常和粘性流動(dòng)特性，引入了葉排損失來表示葉柵中流體粘度的影響。通過三維流場的數(shù)值分析，修正了求解S2流面過程中的損失，并通過迭代得到了初步設(shè)計(jì)方案。