轴流可逆风机气动设计.pdf

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1、第５９卷第４期汽轮机技术Vol.５９No.４２０17年８月TURBINETECHNOLOGYAug.２０17轴流可逆风机气动设计李秀香1，徐惠坚２，孙强盛3（1哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨1５００４6；２哈尔滨商业大学，哈尔滨1５００２８；3哈尔滨工业大学，哈尔滨1５０００1）摘要：依据设计目标，通过完全对称的叶型造型方式以及重心积叠，设计了一台单转子可逆风机。通过三维CFD方法数值验证，所设计的可逆风机正反转在设计点均达到了流量和全压要求，并取得了较高的全压效率和裕度。关键词：可逆风机；对称叶型；气动设计分类号：TH４3２.1文献标识码：A文章编号：

2、1００1-５８８４（２０17）０４-０２５1-０２AerodynamicDesignofanAxialReversibleAirFan1２3LIXiu-xiang，XUHui-jian，SUNQiang-sheng（1HarbinTurbineCompanyLimited，Harbin1５００４6，China；２HarbinUniversityofCommerce，Harbin1５００２８，China；3HarbinInstituteofTechnology，Harbin1５０００1，China）Abstract：Basedonthedesigningtar

3、get，asinglerotorreversibleairfanhadbeendesignedbyusingfullsymmetricprofilemoldingmodeandcenterofgravitystackingmethods.Theresultsofthethreedimensionalnumericalsimulationshowed，thattheflowrateandtotalpressureofthedesignedreversibleairfanmeetthedesignpointconstraintofpositiveinversio

4、n，andthetotalpressureandthemarginwerealsohigheratthesametime.Keywords：reversibleairfan；symmetricprofile；aerodynamicdesign０前言可逆风机，通过转子正反转实现风机的双向通风，以满足其特定的工作要求，在地铁、矿山、隧道等工程中具有广泛的应用。对于可逆风机特殊的S型叶型，国内学者进行了大量的研究，并取得了一定的成果[1－４]。鉴于可逆风机较低的叶尖切线速度和较高的展弦比，本文以完全对称的可逆叶型为基础，完成了一台满足工程实际需求的可逆风机的气动设

5、计。图1风机网格划分1数值方法２结果分析与讨论设计方案采用数值模拟的方法进行验证，通过求解三维雷诺平均N－S方程，对风机的单流道流程进行了数值模拟。对可逆风机三维数值模拟结果见表1。图２所展示的是数值模拟采用商业软件ANSYSCFX，湍流模型选择双方风机的全三维几何，外径２m，叶高５２cm，全周叶片数为９，转程k－epsilon模型，离散格式采用高精度差分格式。流域网速９８５r／min。格划分采用商业软件NumecaAutogrid５模块，近壁面第一层由表1可知，所设计的可逆风机体积流量和全压在设计网格厚度设定为－５1０m，网格拓扑设置为O４H型网格，叶顶点

6、均满足了设计要求，正转全压效率达到８7.５6％，反转全压间隙为蝶形网格，总网格节点数1２36４８５，如图1所示。效率亦高达８6.９3％，并且风机裕度充足。表1风机气动及几何参数转速，r／min体积流量，m3／s全压，Pa全压效率，％裕度轮缘直径，m叶高，cm叶片数正转９８５63.161０２９.９6８7.５61.４８２.０５２９反转９８５6２.２５1０1５.９０８6.９31.４９２.０５２９收稿日期：２０16-０3-２９作者简介：李秀香（1９71-），女，工程师。现从事汽轮机项目服务工作。２５２汽轮机技术第５９卷图４可逆风机壁面极限流线时的叶片吸、压力面极限流

7、线和轮毂在正反转时的端壁极限流线。图中箭头为来流方向。由图可见，设计点、风机叶片图２风机三维几何表面并未出现明显的分离流动。无论正反转，端区来流均存图3所示为风机在设计转速下的全压和全压效率特性在一定的正攻角，落后角较大。线，反转时的风机效率和全压均较正转有一定下降，但下降幅度不大。近失速点正反转气动性能基本一致。3结论本文设计了一台可逆轴流风机，并采用数值模拟的方式对设计进行了验证，风机在设计点工作条件下的流量和全压均达到设计需求，同时保证了风机内流动的高效和高稳定性。参考文献[1]钟芳源，杨波，欧阳华.可逆式轴流风机叶片设计新方案的探讨[J].流体机械，

8、２０００，２８（1２）：13－17.[２]席德科，张