变环量轴流风机设计及特性研究

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1、硕士学位论文变环量轴流风机设计及特性研究DesignandCharacteristicsStudyofVariableCirculationAxialFlowFan作者：庄利导师：张景松教授中国矿业大学2015年4月中图分类号TD713学校代码10290UDC密级公开中国矿业大学硕士学位论文变环量轴流风机设计及特性研究DesignandCharacteristicsStudyofVariableCirculationAxialFlowFan作者庄利导师张景松申请学位工学硕士学位培养单位电力学院学科专业动力机械及工程研究方向特种流体

2、机械答辩委员会主席郭楚文评阅人二○一五年四月论文审阅认定书研究生庄利在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢本文是在尊敬的导师张景松教授的悉心指导下完成的。在整个论文选题和研究过程中，导师都倾注了大量的心血。在整个论文的完成过程中，张老师严谨的科研作风和踏实的科研态度，是我终生学习的榜样。张老师为我提供的理论和技术指导都让我

3、学习到了很多，不仅充实了自己的理论知识，开拓了视野，同时也发现了自己在科研方面的不足，从而有更多的机会加以弥补。在论文完成之际，对张景松老师方方面面的指导和帮助表示最衷心的感谢。感谢实验室高云鹏、王利军老师、项思祥、吕乐礼等在风机实验过程中给予的帮助，使本论文得以顺利完成。感谢实验室原晓伟、柴虎强在研究生学习期间给予的帮助，感谢师弟张慧杰、祝飞，师妹张娜在实验过程中给予的帮助；感谢舍友在生活和学习中给予的支持和关心，感谢所有支持我关心我的朋友，与朋友们共同学习生活的时光令人难忘。感谢家人给予我全力的支持，让我可以全身心的投入到学习

4、和工作中，谨以此文作为对他们深深的感谢。最后感谢所有审阅本论文的专家及学者，期待他们对文中的不完善之处提出宝贵的建议。摘要研制高效节能的轴流风机，对节约能源、提高国民经济发展水平、保护环境等方面都具有重要意义。影响轴流风机性能的主要因素是风机的叶型设计，叶片设计中的环量分布直接代表了加功量如何分配，环量分布形式对风机设计而言至关重要。针对小型轴流风机存在压力系数大，相对损失大等问题，本文提出一种变环量流型—环量沿径向呈线性增加，通过数值模拟及实验室实验相结合探索变环量流型对风机性能的影响，分析风机内部的流场特性，并探寻对此类风机而

5、言，变环量比值与风机最高效率之间的变化关系。本文对叶栅实验数据图表进行公式拟合，在Excel电子表格中进行风机气动设计，选取圆弧板叶片，设计加工了变环量比值K为1.15、1.2、1.25、1.3、1.35的五种叶轮。利用三维软件绘制叶轮的造型图、模具图以及下料图，并自行加工叶片模具图，确保叶片的加工精度。对五种叶轮分别进行了数值模拟，结果显示，五种叶轮的风机效率曲线与轴流风机特性曲线吻合，且随着变环量比值的增大，风机最高效率先增后降。当变环量比值K=1.25时，风机的全压效率曲线最高。在叶片表面及叶轮出口截面，压力均沿着叶高方向逐

6、渐增大。在叶轮表面，沿叶高方向，速度值逐渐增大；在叶轮出口截面，气流偏转角度较大，气流速度有较大的提升，与理论分析吻合。通过风机性能试验，获得五种叶轮的风压及效率曲线。结果显示，随变环量比值的增大，风机最高效率先增后减，存在最佳变环量比值；利用五孔探针测试风机在最高效率工况下的内部流场，获得五种叶轮出口与导叶中间截面的全压及三维速度沿径向的变化曲线，并分析曲线中与设计曲线不完全吻合的原因。通过本文的工作，分析了变环量流型对低压轴流风机性能的影响，丰富了变环量流型风机的实验研究，并为高效轴流风机的设计研究提供了一种思路。该论文有图4

7、5幅，表8个，参考文献78篇。关键词：轴流风机；气动设计；变环量比值；数值模拟；五孔探针IAbstractDevelopingefficientandenergy-savingaxialfanhasgreatsignificanceforsavingenergy,raisingnationaleconomyandprotectingenvironment.Theprincipalfactorthatinfluencetheperformanceofaxialfanisbladedesigningandcirculationdist

8、ributioninbladedesigningrepresentsdistributingofenergyraisedbybladeworkdirectly,thereforecirculationdistributionmodeliscruci