分流叶片对微型离心式风泵性能影响的数值研究.pdfVIP

2015年 4月 机械设计与制造工程 Apr．2015 第44卷 第4期 MachineDesignandManufacturingEngineering Vo1．44NO．4 DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2015．04．009 分流叶片对微型离心式风泵性能影响的数值研究 张 雷 ，杨决宽 ，毕可东 ，李正伟 (1东南大学 机械工程学院，江苏 南京 211189) (2．博西华(电器)南京有限公司，江苏 南京 210046) 摘要：为了研究分流叶片对微型离心式风泵性能的影响，对现有叶轮模型进行了流体力学数值研 究。采用 Realizedk一 湍流模型和SIMPLE算法，研究分流叶片的周向位置、长度、倾角以及长短 叶片数等参数对离心式风泵性能的影响。在额定转速为5500r／rain且风量风压曲线的实验结果 和计算结果吻合较好的情况下，对其进行了优化。仿真结果表明，对于现有叶轮模型，当分流叶 片处于长叶片 间周向位置4时、分流叶片进 口直径D 为叶轮外径D 的O．75倍 、分流叶片内部斜 边与离心式风泵轴线夹角为 12．5。时，离心式风泵的性能较为优异。此外 ，计算结果还表 明，在现 有模型中，对分流叶片几何参数进行优化，长短叶片数 目均为 11时，该离心式风泵的性能有较明 显的改善。 关键词：离心式风泵；分流叶片；湍流；计算流体力学 中图分类号：TH42．43 文献标志码 ：A 文章编号：2095—509X(2015)04—0035—05 离心叶轮机械广泛应用于各行各业，对于离心 大可提高效率2％以上。徐洁等 应用奇点分布 式风泵高效率的追求，使得加入短叶片作为分流叶 法对长、短叶片离心式风泵叶轮 内部流场及长、短 片的离心叶轮也得到广泛应用。分流叶片能减少 叶片的相互干扰进行了数值研究，提出了带分流叶 离心叶轮叶片进 口处的拥堵，进而改善叶轮内部的 片离心叶轮 内部流场 的数学模型。Cui等 采用 流场分布，提高叶轮压 比，减少分离损失。但 国内 数值计算方法分析了带有长、中、短叶片的离心式 主要是应用带分流叶片的离心式风泵，对其系统且 风泵内部流场分布，得到了叶轮内回流区域的具体 深人的研究还比较少 。近年来，随着计算流体力学 位置 。袁寿其、阳诚武等 通过正交实验和 CFD (CFD)的发展 ，数值模拟计算在许多领域得到应 等方法分析了分流叶片数、分流叶片偏置度、进 口 用，泵行业也不例外。CFD技术的快速发展为深 位置、偏转角和固定位置对离心式风泵性能的影 入研究离心式风泵 内部流场和性能的影响机理提 响。 供了有力支撑 ，正 日益成为一种重要的技术手段。 郝开元等 采用 CFD技术研究离心压缩机整机性 1 模型的验证 能优化设计方法，通过优化结构的方法改善了该离 近年来，由于微型离心式风泵的应用越来越 心压缩机。王伟等 利用商用软件 ANSYS— 广，使得国内外学者纷纷对带有分流叶片的微型离 CFX，以离心压缩机为研究对象，采用三维定常与 心式风泵进行分析研究。Wu等 采用 PIV实验 非定常计算方法，得到该叶轮的性能曲线和内部流 测量方法得到了微型离心式风泵的内部流场。T． 场的基本特征。吕为等 针对风机 叶轮内流动损 Shigemitsu等 ¨卜”采用数值计算方法研究了带有 失问题 ，设计加工 了4种不 同型式 的叶片 ，并通过 分流叶片微型离心式风泵的内部不稳定流场 ，并分 试验对 比分析了各型式叶片对风机气动性能的影 析了叶片出口安装角以及叶片厚度对其性能的影 响。兰江等 以