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)

風(fēng)機(jī)的物理模型

某600 MW 機(jī)組配套的兩級動葉可調(diào)軸流一次風(fēng)機(jī)，流體計算域包括從集流器到擴(kuò)壓器的內(nèi)部通道，固體計算部分為葉輪葉片部分。原風(fēng)機(jī)每級導(dǎo)葉數(shù)目為23 片，改造方案圍繞導(dǎo)葉數(shù)目進(jìn)行。風(fēng)機(jī)動葉片和導(dǎo)葉片數(shù)目通常是互質(zhì)的，可以減少上游氣流對下游的沖擊，減少氣流脈動及噪聲。改造方案成組減少或者增加導(dǎo)葉片，其中導(dǎo)葉數(shù)目減少為方案一至方案三，導(dǎo)葉數(shù)目增加為方案四至方案六。基于軸流風(fēng)機(jī)軸向可以分區(qū)的結(jié)構(gòu)特點，風(fēng)機(jī)采用分區(qū)法將流體計算區(qū)域劃分為集流器區(qū)、級動葉區(qū)、級導(dǎo)葉區(qū)、第二級動葉區(qū)、第二級導(dǎo)葉區(qū)和擴(kuò)壓器等6 個部分，因為動葉區(qū)內(nèi)流動較復(fù)雜，故采用尺寸函數(shù)對動葉區(qū)進(jìn)行加密，而其他區(qū)域采用較為稀疏的網(wǎng)格。在模擬中進(jìn)行了網(wǎng)格無關(guān)性驗證，風(fēng)機(jī)分別采用260 萬、380 萬、560 萬和820 萬等網(wǎng)格數(shù)對風(fēng)機(jī)氣動性能進(jìn)行計算，在保證較好的計算精度和計算成本的前提下，確定網(wǎng)格數(shù)為560 萬，在此網(wǎng)格數(shù)下時間成本和模擬精度好。運動方程為三維定常雷諾時均N-S 方程，采用可有效解決旋轉(zhuǎn)運動和二次流的Ｒealizable k － ε 湍流模型，風(fēng)機(jī)的動葉區(qū)采用多重參考系模型。在數(shù)值模擬中，以集流器入口和擴(kuò)壓器的出口作為整個計算域進(jìn)出口，邊界條件為進(jìn)口速度和自由流出。進(jìn)出口流量殘差小于10 － 5，各方向的速度及k、ε 等參數(shù)的殘差小于10 － 4，認(rèn)為當(dāng)前計算達(dá)到收斂要求。

本文列舉了風(fēng)機(jī)靜音扇葉，說明了S1流面優(yōu)化設(shè)計在風(fēng)機(jī)詳細(xì)設(shè)計過程中的作用。根系頂部三個橫截面的流入條件不同，如表3所示。根部設(shè)計點的進(jìn)口氣流角較大，風(fēng)機(jī)工作范圍不同于其它兩段。由于轉(zhuǎn)子葉片泄漏流的影響，頂部馬赫數(shù)較小，工作范圍較大。采用多島遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，種群44，孤島7，代數(shù)7。三個截面共優(yōu)化了22個葉片型線參數(shù)，包括較大厚度位置、安裝角度、中弧控制點、吸入面控制點等。當(dāng)優(yōu)化后的葉片型線三維疊加時，風(fēng)機(jī)葉片上半部分略微向后彎曲，可能導(dǎo)致優(yōu)化后的定子葉片損失增加。將優(yōu)化后的靜葉恢復(fù)到級環(huán)境中，得到了三維數(shù)值模擬結(jié)果。在設(shè)計點流量下，靜葉吸力面邊界層變薄，堵塞面積減小。計算了級間環(huán)境下兩葉型風(fēng)機(jī)特性線和兩定子葉片變攻角特性線。從圖17可以看出，定子葉片損失減小，裕度增大，這與不同截面的S1流面性能分析結(jié)果相似。但由于風(fēng)機(jī)氣流角的匹配問題，級效率沒有明顯提高，之間失速裕度由27.1%提高到34.9%。針對葉片高度方向的不均勻進(jìn)口流動情況，在詳細(xì)設(shè)計中采用了端部彎曲技術(shù)來匹配定、轉(zhuǎn)子葉片之間的流動角。

通過在風(fēng)機(jī)葉尖壓力面附近擴(kuò)展合適的葉尖平臺，可以有效地減小葉尖泄漏和氣動損失。模擬了三種風(fēng)機(jī)不同長度和初始位置的吸力面小翼葉柵的內(nèi)部流場。結(jié)果表明，三段小翼可以改善葉柵頂部的流動狀況，并在不同程度上削弱泄漏渦的強(qiáng)度。周志華等[10]計算了某型渦軸發(fā)動機(jī)高壓渦輪一級的三維流場。結(jié)果表明，錐形間隙能有效地控制間隙內(nèi)的泄漏流速，減少間隙內(nèi)的堵塞，從而提高其整體性能。在套管處理方面，Yang等人[11]發(fā)現(xiàn)自循環(huán)殼體處理后壓縮機(jī)的穩(wěn)定流量范圍明顯增大，這是由于葉片負(fù)荷降低、低能流體吸附能力降低和周向流量畸變能力降低所致。風(fēng)機(jī)的不同分區(qū)數(shù)的非軸對稱套管處理。實驗表明，合理的非軸對稱殼體處理結(jié)構(gòu)可以使壓縮機(jī)的穩(wěn)定裕度提高13%，峰值效率提高0.8%。提率的原因是加工槽對壓氣機(jī)葉頂流場產(chǎn)生低頻非定常影響信號。風(fēng)機(jī)在低速壓縮機(jī)上測試了不同結(jié)構(gòu)的斜槽殼體處理。實驗表明，合理的配置可以提高壓縮機(jī)效率1%~2%，而不會對失速裕度產(chǎn)生不利影響。