离心鼓风机内部流场数值模拟及结构优化

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1、密级：公开硕士学位论文中图分类号：TU45离心鼓风机内部流场数值模拟及结构优化学位类型：学术型学位学科（专业学位类别）：供热、供燃气、通风及空调工程作者姓名：陈亚洲导师姓名及职称：张登春教授实践导师姓名及职称：张登春教授学院名称：能源与安全工程学院论文提交日期：2015年5月21日离心鼓风机内部流场数值模拟及结构优化学位类型：学术型学位学科（专业学位类别）：供热、供燃气、通风及空调工程作者姓名：陈亚洲作者学号：12010202049导师姓名及职称：张登春教授实践导师姓名及职称：张登春教授学院名称：能源与安全工程学院论文提交日期：2015年5月21日学位授予单位：湖南科技大学Nume

2、ricalsimulationofinnerairflowandstructureoptimizationonacentrifugalblowerTypeofDegreeAcademicDegreeDiscipline(TypeofProfessionalDegree)Heating，GasSupply，VentilatingandAirConditioningCandidateChenYazhouStudentNumber12010202049SupervisorandProfessionalTitleProf.ZhangDengchunPracticeMentorandProf

3、essionalTitleProf.ZhangDengchunSchoolSchoolofEnergyandSafetyEngineeringDateMay21,2015UniversityHunanUniversityofScienceandTechnology学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权

4、使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要我国传统的离心式鼓风机产品，采用的是一元流和二元流设计理论，而离心鼓风机内部流场实际上是非常复杂的三维非定常、粘性、湍流流动，如此导致目前鼓风机产品效率普遍不高，有待优化设计。本研究基于D250-11型离心鼓风机的改造，采用计算流体力学

5、软件Fluent对离心鼓风机内部流场进行了整机全工况的数值模拟，计算得到了离心鼓风机的性能曲线，并根据鼓风机内部流场情况对叶轮内部参数和蜗壳型线进行了改进优化，提高了鼓风机整机压比和效率。本文主要工作和结论如下：1）以设计体积流量为400m³/min的D250-11型离心鼓风机为研究对象，将整个鼓风机流体域划分为进口部分、叶轮部分、蜗壳部分，分别用Soldworks建立三维实体几何模型，然后通过ICEM-CFD完成网格离散化，并建立完整的数值计算模型。2）运用计算流体力学软件Fluent完成了鼓风机整机全工况数值计算，根据数值计算得出的各相关参数，绘制出鼓风机性能曲线，通过与实验测

6、试的性能曲线对比显示，数值模拟得到出口静压力相对误差小于3%，多变效率相对误差小于2%，验证了数值模型的合理性和模拟结果的可靠性。3）运用上文的数值计算模型，计算得出全工况下的多变效率、全压效率和叶轮的有效功率，研究鼓风机在不同叶轮参数（叶片数、叶片出口角、转速）下的全工况气动性能。其中最优化结果是改型叶片出口角为57°时，在设计工况点400m³/min，离心鼓风机多变效率提高1.239%，出口静压力提高1846.0Pa，全压效率提高0.532%，轴功率提高11.83kW。4）运用上文的数值计算模型，研究鼓风机在不同蜗壳截面形状（圆形截面、偏心蜗壳、贝塞尔曲线蜗壳）下的全工况气动性

7、能，结果表明：改型后的鼓风机性能曲线都向大流量方向偏移，其中最优化结果是改型锥角为45°贝塞尔曲线蜗壳，在设计工况点400m³/min，离心鼓风机出口静压力提高1090.3Pa，多变效率提高4.212%，全压效率提高3.947%，轴功率减小3.85kW。关键词：离心鼓风机；流场；数值计算；结构优化；多变效率iABSTRACTThetraditionalcentrifugalblowerproductsinourcountrymostlytakeone-dimensio