对离心风机叶轮叶片气动优化研究

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1、2013年第4l卷第7期流体机械文章编号：1005—0329(2013)07—0023—05离心风机叶轮叶片气动优化研究邓敬亮，楚武利(西北工业大学，陕西西安710072)摘要：利用NUMECA软件对一离ti'风机的孤立叶轮进行气动优化研究，将原始叶片的叶型中弧线进行优化，以提高叶轮的绝热效率。共进行了3种不同方式的优化，采用单一变量法对不同优化方式的优化效果进行了比较分析。优化后，绝热效率都有不同程度的提高，有效地削弱了流动分离，减小了流动损失，流况得到不同程度的改善，表明以数值气动优化来提高叶片气动性能的方法是有效的。不同优化方式的优化效果不同，表明参数化方式以及优化工

2、况点的选取对优化效果有重要影响。关键词：气动优化；离心风机；中弧线；NUMECA中图分类号：TH432文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2013．07．006InvestigationonBladeAerodynamicOptimizationofaCentrifugeFanDENGJing—liang，CHUWu—li(NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Theinvestigationonisolatedimpelleraerodynamico

3、ptimizationofacentrifugefaniscarriedonthesoftwareNUME-CA．Optimizethecamberoftheoriginalblade，justtoimprovetheadiabaticefficiencyoftheimpelle7．Inthispaper，threedifferentwaysofoptimizationaredone，andusethesinglevariablemethodtocomp~eandanalysisthediferentoptimizedresults．Afteroptimization，th

4、eadiabaticeficiencyhasimprovedandtheflowlosshasreduced．Thisindicatesthatthemethodofnumericalaero—dynamicoptimizationtoimprovethebladeaerodynamicperformanceiseffective．Thediferentresultsofdiferentoptimizationmethods，indicatethattheparameterizationandtheoptimizationoperatingpointhaveasignifi

5、cantimpactontheoptimizedeffect．Keywords：aerodynamicoptimization；centrifugalblower；camber；NUMECA1前言析，可得到最优组合，提高叶轮的性能-4]。基于以上认识，根据叶轮机械全三维流场数离心式风机作为风机中使用最广的类型，已值计算技术，利用NUMECA的Design3D全三维广泛应用于经济建设的各个行业，是众多工业部叶轮机械气动优化设计平台，对一离心通风机门输送气体介质的核心机械和主要的能耗设叶片进行优化，改进其叶型中弧线，以提高其性备I2J，故研究和改进离心式风机，提高其工作效能，并

6、对不同优化方式的优化效果进行比较分率，对节约能源和有效配置都有着非常重要的意析。义。而叶轮是风机的核心气动部件，叶轮内部流动的好坏直接决定着整机的性能和效率。随着计2优化对象算机技术和流体力学计算技术的迅速发展，利用计算流体动力学的数值计算方法进行模拟分析，研究的风机叶轮采用的是弧形等厚叶片，叶已逐步成为了解流体机械内部流动状况的重要手片为后向式结构，共12个叶片。叶片前缘径向位段，实践表明，这种数值计算方法能够得出很准确置为170mm，叶片后缘径向位置为255mm。图1的计算结果J。并且利用数值优化方法对其分给出了风机叶轮的三维造型。收稿日期：2012—07—19修稿日期

7、：2013—04—09FLUIDMACHINERYVo1．41，No．7，2013测出最优解，并用CFD流场计算来验证。如此循环迭代，直到符合精度要求。参数化定义了几何体的表达方式，参数化方顶式不同，优化时叶片自由扰动方式也就不同，所以不同的参数化方式也会得出不同的优化结果。单(a)全叶轮(b)隐藏前盘后的叶轮工况点优化时，并不能保证叶轮的全工况性能，所图1风机叶轮的三维造型以工况点的选取对优化结果也有很大影响。本文的优化方式中共涉及2种参数化方式(Simple3数值计算方法Bezier曲线和高阶Bezier曲线)