车载高效离心风机内部流动的数值模拟

论文摘要

车载离心风机要求结构紧凑、重量轻、出口压力相对较高,但传统设计方法精度低、参数取值范围大,往往不能满足风机优化设计的要求,这就需要对离心风机内部微观流动进行分析,提高风机的设计精度。论文分析了目前风机的设计方法以及理论研究现状,以离心风机为研究对象运用SOLIDWORKS软件建立了离心风机的几何模型,调入GAMBIT进行网格化分和边界条件设置,用FLUENT软件对风机流场进行了数值计算,得到了风机内部流场分布,并研究了风机结构参数对风机性能的影响。通过研究表明,除叶片出口安装角之外,叶片进口安装角对风机性能的影响较显著。在进一步的研究中,分析了进口安装角、出口安装角、叶轮宽度、蜗壳出口扩压角以及叶片数量等结构参数对风机的性能的影响。随着叶片出口安装角、叶轮宽度、叶片数的增加,风机的全压都增加;随着风机叶片进口安装角的增加,风机全压先增加,然后减小,存在一个极值;随着蜗壳出口扩压角度的增大,风机全压有所增加,但当扩压角超过一定值后全压增加缓慢。基于研究结果对风机结构进行了优化,对结构优化风机流场的数值模拟结果显示风机设计合理、全压达到使用要求,静压裕量为7.12%。论文研究结果为离心式通风机的优化设计提供了一定的理论依据和参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 第二章 离心风机设计方法与内部流动研究现状
• 2.1 离心风机的结构与工作原理
• 2.1.1 离心风机的结构介绍
• 2.1.2 离心风机的基本方程
• 2.1.3 离心风机的性能曲线
• 2.2 离心风机的传统设计方法
• 2.2.1 离心风机设计的任务和要求
• 2.2.2 离心风机的设计步骤
• 2.3 离心风机的内部流动特点及研究方法
• 2.3.1 内部流动的介绍
• 2.3.2 离心风机内部流动的研究方法
• 2.4 离心风机数值模拟的研究现状
• 2.4.1 数值模拟的研究现状
• 2.4.2 模拟中应用的软件简介
• 第三章 数值计算模型的建立与调试
• 3.1 风机实体的模型建立
• 3.1.1 蜗壳的模型建立
• 3.1.2 进风口流道的模型建立
• 3.1.3 叶轮及其外廓的模型建立
• 3.1.4 整个风机的模型建立
• 3.2 计算模型设置
• 3.2.1 网格划分
• 3.2.2 边界条件的定义
• 3.2.3 数值计算的方法
• 3.3 计算结果分析
• 第四章 离心风机结构优化分析
• 4.1 结构参数的显著性分析
• 4.2 典型参数的影响规律分析
• 4.2.1 叶片出口安装角
• 4.2.2 叶片出口宽度
• 4.2.3 叶片入口安装角
• 4.2.4 叶片数
• 4.2.5 涡壳出口扩压角
• 4.3 优化模型的性能计算
• 4.4 风机结构设计方法探讨
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的成果
• 致谢