基于數(shù)值分析的多級(jí)離心風(fēng)機(jī)氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、離心風(fēng)機(jī)是一種輸送氣體的機(jī)械設(shè)備，因其被廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活和眾多的工業(yè)部門(mén)而發(fā)揮著巨大的作用。相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，大量學(xué)者對(duì)單級(jí)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行了研究，研究對(duì)象涉及集流器、蝸殼、葉輪等，隨著計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，研究方法也從理論分析、試驗(yàn)研究擴(kuò)展到了CFD計(jì)算，為更好的設(shè)計(jì)高性能的離心風(fēng)機(jī)提供了強(qiáng)有力的工具和方法。盡管，對(duì)單級(jí)離心風(fēng)機(jī)的成果頗多，但是對(duì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的研究卻很少，而且在結(jié)構(gòu)方面，多級(jí)離心風(fēng)機(jī)也有別于單級(jí)離心風(fēng)機(jī)，因而對(duì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的

2、探討是有必要的?；诖?，文章采用CFD方法來(lái)分析氣流流動(dòng)的現(xiàn)象，以ANSYS FLUENT12為工具，對(duì)污水處理行業(yè)用的一個(gè)八級(jí)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造優(yōu)化，由于每一級(jí)的零部件都相同，且相同的零部件都采用相同的參數(shù)，故本文采用了局部的研究方法，即用某一級(jí)的氣動(dòng)性能來(lái)反映整個(gè)風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能。在研究過(guò)程中，重點(diǎn)分析了原風(fēng)機(jī)的流場(chǎng)，敘述了風(fēng)機(jī)內(nèi)部的流場(chǎng)現(xiàn)象，并進(jìn)一步提出了導(dǎo)致該種現(xiàn)象的原因以及初步探討了可能改善的方法，最后優(yōu)化了風(fēng)機(jī)的參數(shù)，使得效率提

3、高了6.21％。概括來(lái)說(shuō)，涉及到的工作內(nèi)容如下：
　　1、介紹了課題研究的背景及意義、國(guó)內(nèi)外對(duì)其研究的狀況。
　　2、概括性的介紹了進(jìn)行一個(gè)CFD計(jì)算需要考慮的問(wèn)題以及一般的步驟，介紹了本文對(duì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬所需要的相關(guān)FLUENT設(shè)置及處理。
　　3、建立原風(fēng)機(jī)的幾何模型、流域模型，為了更便利的優(yōu)化離心風(fēng)機(jī)的參數(shù)，用PRO/ENGINEER系統(tǒng)自帶的PRO/TOOLKIT工具包對(duì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)的流域模型的參數(shù)化

4、進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)。
　　4、建立原風(fēng)機(jī)的有限元模型，為數(shù)值模擬設(shè)置求解參數(shù)，分析了風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流場(chǎng)包括速度矢量、壓力云圖以及流線圖，揭示了流場(chǎng)的一些缺陷。
　　5、分析了葉片入口安裝角b1b、出口安裝角對(duì)b2b和葉片數(shù)z單個(gè)因素對(duì)效率h的影響，綜合考慮三個(gè)變量對(duì)效率的交互影響，應(yīng)用響應(yīng)面優(yōu)化方法，以Matlab為工具，建立了二次回歸方程，并求得了回歸方程的最優(yōu)解，且響應(yīng)面的最優(yōu)解(效率)與數(shù)值計(jì)算得到的解相差0.29%，優(yōu)化后的