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目前的工業(yè)用軸流風(fēng)機(jī)存在效率低、噪聲大等缺點,FZ紡織空調(diào)軸流風(fēng)機(jī)葉輪葉片所選用的機(jī)翼型葉輪并結(jié)合彎掠特征在提高葉輪氣動效率、減小氣動噪聲及拓寬葉輪穩(wěn)定工作范圍等氣動特性上具有*表現(xiàn),相關(guān)方面的研究越來越廣泛和深入,但研究對象普遍集中于低速翼型結(jié)合彎掠特征上,對高速翼型結(jié)合彎掠特征在低流風(fēng)機(jī)上的研究還相對較少。本文采用孤立翼型設(shè)計方法和變環(huán)量流型結(jié)合三維造型方法并選取以往研究發(fā)現(xiàn)的*積疊線組合方式及彎曲角度設(shè)計了具有NACA65翼型的直葉片、正彎和反彎葉片軸流葉輪,并采用計算流體力學(xué)方法計算了三種葉輪的氣動及葉頂渦聲特性,分析了周向彎曲方向?qū)θN翼型葉輪的氣動和聲學(xué)特性影響規(guī)律。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)對具有NACA65-410翼型的直葉片軸流葉輪進(jìn)行了總體氣動性能實驗驗證,結(jié)果表明兩者變化趨勢吻合良好,平均誤差處于10%以內(nèi),表明模擬結(jié)果真實可信;(2)直葉片積疊線引入周向彎曲后對葉輪氣動特性的影響規(guī)律并不一致,運行工況處于設(shè)計工況以下時周向彎曲可分別降低或提高氣動性能;而葉輪工作在設(shè)計流量以上一定范圍時,正彎后葉輪的氣動效率可提高2%左右,全壓zui高可提高8%;(3)周向彎曲的引入改變了葉片對空氣的加功規(guī)律,正彎可提高葉片對空氣做功能力并改善流道內(nèi)氣流通流能力,反彎則降低葉片做功能力并降低葉頂附近氣流通流能力,尤其是葉根附近氣流的通流能力;(4)近壁面徑向壓力梯度因采用周向彎曲而發(fā)生變化,正彎可提高徑向逆壓梯度,有利于限制壓力面壁面流動分離脫落的低能流體向葉頂端壁匯聚,但不利于降低輸運沿程損失,反彎則降低這一梯度,并造成相反影響結(jié)果;(5)周向彎曲使葉頂泄漏渦流動結(jié)構(gòu)改變,正彎使渦的起源推遲,擴(kuò)散程度降低,渦心徑向高度得到保持;積疊線反彎則使葉頂泄漏渦起源提前,渦的擴(kuò)散程度擴(kuò)大,渦心徑向高度大幅降低,不利于降低葉頂泄漏渦帶來的損失;(6)泄漏渦渦聲源發(fā)展路徑與渦發(fā)展路徑相一致,正彎可降低渦聲強(qiáng)度和穩(wěn)定性,使聲源消失加速,反彎則提高了渦聲強(qiáng)度并增強(qiáng)了其穩(wěn)定性,推遲聲源消失,不利于削弱葉輪渦聲。在軸流葉輪葉片上采用NACA65翼型并結(jié)合彎掠特征,對設(shè)計的葉輪進(jìn)行的數(shù)值模擬和實驗驗證所取得的研究結(jié)果豐富了聲速翼型在低流風(fēng)機(jī)應(yīng)用上的研究,為此系列翼型在軸流風(fēng)機(jī)上的研究和應(yīng)用提供了借鑒。
目前的工業(yè)用軸流風(fēng)機(jī)存在效率低、噪聲大等缺點,軸流葉輪葉片所選用的翼型并結(jié)合彎掠特征在提高葉輪氣動效率、減小氣動噪聲及拓寬葉輪穩(wěn)定工作范圍等氣動特性上具有*表現(xiàn),相關(guān)方面的研究越來越廣泛和深入,但研究對象普遍集中于低速翼型結(jié)合彎掠特征上,對高速翼型結(jié)合彎掠特征在低流風(fēng)機(jī)上的研究還相對較少。本文采用孤立翼型設(shè)計方法和變環(huán)量流型結(jié)合三維造型方法并選取以往研究發(fā)現(xiàn)的*積疊線組合方式及彎曲角度設(shè)計了具有NACA65翼型的直葉片、正彎和反彎葉片軸流葉輪,并采用計算流體力學(xué)方法計算了三種葉輪的氣動及葉頂渦聲特性,分析了周向彎曲方向?qū)θN翼型葉輪的氣動和聲學(xué)特性影響規(guī)律。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)對具有NACA65-410翼型的直葉片軸流葉輪進(jìn)行了總體氣動性能實驗驗證,結(jié)果表明兩者變化趨勢吻合良好,平均誤差處于10%以內(nèi),表明模擬結(jié)果真實可信;(2)直葉片積疊線引入周向彎曲后對葉輪氣動特性的影響規(guī)律并不一致,運行工況處于設(shè)計工況以下時周向彎曲可分別降低或提高氣動性能;而葉輪工作在設(shè)計流量以上一定范圍時,正彎后葉輪的氣動效率可提高2%左右,全壓zui高可提高8%;(3)周向彎曲的引入改變了葉片對空氣的加功規(guī)律,正彎可提高葉片對空氣做功能力并改善流道內(nèi)氣流通流能力,反彎則降低葉片做功能力并降低葉頂附近氣流通流能力,尤其是葉根附近氣流的通流能力;(4)近壁面徑向壓力梯度因采用周向彎曲而發(fā)生變化,正彎可提高徑向逆壓梯度,有利于限制壓力面壁面流動分離脫落的低能流體向葉頂端壁匯聚,但不利于降低輸運沿程損失,反彎則降低這一梯度,并造成相反影響結(jié)果;(5)周向彎曲使葉頂泄漏渦流動結(jié)構(gòu)改變,正彎使渦的起源推遲,擴(kuò)散程度降低,渦心徑向高度得到保持;積疊線反彎則使葉頂泄漏渦起源提前,渦的擴(kuò)散程度擴(kuò)大,渦心徑向高度大幅降低,不利于降低葉頂泄漏渦帶來的損失;(6)泄漏渦渦聲源發(fā)展路徑與渦發(fā)展路徑相一致,正彎可降低渦聲強(qiáng)度和穩(wěn)定性,使聲源消失加速,反彎則提高了渦聲強(qiáng)度并增強(qiáng)了其穩(wěn)定性,推遲聲源消失,不利于削弱葉輪渦聲。在軸流葉輪葉片上采用NACA65翼型并結(jié)合彎掠特征,對設(shè)計的葉輪進(jìn)行的數(shù)值模擬和實驗驗證所取得的研究結(jié)果豐富了聲速翼型在低流風(fēng)機(jī)應(yīng)用上的研究,為此系列翼型在軸流風(fēng)機(jī)上的研究和應(yīng)用提供了借鑒。
