小型軸流式風機通流部件優(yōu)化設計研究.pdf

1、科學技術的快速發(fā)展，拓展了軸流式風機的應用領域，但其所面對的問題更加多元化，對其性能的要求更高。由于風機的工作轉速較高，內部流動復雜，設計上的缺陷容易導致風機的效率低下和噪聲偏高，研究其內部通流部件的優(yōu)化設計有助于改善風機的性能。本文通過建立風機的多目標優(yōu)化數(shù)學模型，獲得葉輪和后導流器等通流部件的基本設計參數(shù)，在此基礎上研究了后導流器葉型參數(shù)變化對風機性能的影響，得到后導流器較優(yōu)的葉型參數(shù)，實現(xiàn)了動靜葉輪參數(shù)的良好匹配，有效提高了風機的

2、全壓效率，降低了功率和噪聲。本文的主要研究內容和成果如下。
　　根據(jù)風機各部分的損失，建立以風機的全壓效率和聲壓級為分目標函數(shù)的優(yōu)化模型，確定適合設計變量及其它參數(shù)的約束條件，應用ISIGHT的多島遺傳算法，聯(lián)合Matlab優(yōu)化計算目標函數(shù)，優(yōu)化后風機的理論性能得到改善，理論計算表明氣動損失主要是由葉輪和后導流器引起的。根據(jù)優(yōu)化后的基本設計參數(shù)，運用SolidWorks軟件對后導流器進行初始設計，完成葉輪等部件的幾何建模。

3、　　研究軸向間隙對風機性能的影響并確定合理的取值，從葉片弦長、葉根安裝角、葉片扭轉角等方面設計后導流器翼型葉片，通過CFD分析得到優(yōu)化拉丁方試驗設計下的后流器葉型最佳參數(shù)組合。對比初始設計的后導流器，使用新設計的后導流器，改善了風機的性能，證明后導流器翼型葉片的設計是有效的。相對于原風機，新設計風機的全壓效率提高了14％，軸功率降低了12W。風機內部流場特性的分析表明流動性良好，進一步證明了風機的優(yōu)化設計是正確的。
　　基于FLU

4、ENT的噪聲模型預測了風機的聲功率與聲壓級。原風機的模擬結果十分接近試驗結果，證明噪聲仿真方法是正確的。聲功率的分析結果表明葉輪、靜導葉前緣區(qū)域及旋轉區(qū)域處的機殼是主要的噪聲來源。在設計轉速18480rpm下新設計風機的最大噪聲值為84.3dB，在原轉速18901rpm下的最大噪聲值為85.8 dB，均低于原設計風機的噪聲，證明各通流部件的設計有利于降低風機噪聲。
　　在ANSYS Workbench平臺上基于單向流固耦合研究了風