19800流量焦炉煤气离心鼓风机的数值模拟与优化研究

【摘要】： 离心风机的主要部件有集流器、蜗壳、叶轮,其形状、结构对流体在其通道内的流动特性有直接影响,从而严重影响风机整体性能,决定风机的优劣。随着近年来计算机软硬件的发展及其辅助设计思想的成熟,三维粘性计算流体动力学软件越来越多的被应用于流体机械的检验和设计过程。对离心风机进行参数化虚拟设计,应用三维粘性计算流体动力学软件对其内部流动进行细致模拟、分析,考察、分析其内部流动的特性特点及决定因素,改善这些参数从而提高风机的性能已经成为风机设计研究的主要方法。 本文对19800流量焦炉煤气离心鼓风机进行了理论分析和数值研究。首先通过理论方法进行参数化设计,然后利用Pro/E进行几何建模,并应用CFD软件FLUENT对这一离心风机进行数值计算,结论如下： (1)分析数值计算结果发现,叶轮出口处涡流比较严重,对风机流场影响比较严重,应对其进行改进。 (2)利用二次插值法以效率为目标对叶轮叶片出口角和叶片数进行了优化,优化结论显示,叶片出口角应该由60°改为58°,其效率可提高1.1628%。 (3)以优化后参数再次建立模型并进行数值计算,并对优化前后风机的流场特性参数进行了对比,结果和优化结论吻合,说明本文研究方法方案是可行的,对同类离心风机的设计、改进,具有一定的参考价值。 【关键词】：离心风机 参数化设计 FLUENT 数值模拟 优化设计
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH442
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 引言7-13
• 1.1 课题研究的背景及意义7-8
• 1.2 离心风机内部流动的研究8-11
• 1.3 本文的主要工作11-13
• 第二章 离心风机的参数化设计13-23
• 2.1 离心风机基本理论13-17
• 2.1.1 离心风机的主要部件13-15
• 2.1.2 离心风机的特性参数15-17
• 2.2 参数化设计17-21
• 2.2.1 参数化设计的发展17-18
• 2.2.2 蜗壳模型的参数化18-19
• 2.2.3 叶轮模型参数化19-20
• 2.2.4 全压验证20-21
• 2.3 本章小结21-23
• 第三章 离心风机的几何建模及边界处理23-33
• 3.1 几何参数23
• 3.2 模型建立23-25
• 3.3 网格理论及网格实体生成25-31
• 3.3.1 GAMBIT软件简介26-27
• 3.3.2 结构化网格和非结构化网格27-28
• 3.3.3 网格实体28-31
• 3.4 边界条件确定31
• 3.4.1 进口边界条件确定31
• 3.4.2 出口边界条件确定31
• 3.5 本章小结31-33
• 第四章 计算结果及分析33-55
• 4.1 FLUENT简介33-38
• 4.1.1 程序结构33-34
• 4.1.2 求解方法的选择34
• 4.1.3 边界条件的确定34-37
• 4.1.4 湍流模型37-38
• 4.2 离心风机内部流场分析38-53
• 4.2.1 速度分析38-48
• 4.2.2 压力分布48-53
• 4.3 本章小结53-55
• 第五章 优化设计55-73
• 5.1 广义优化设计理论55-63
• 5.1.1 优化设计的基本术语55-60
• 5.1.2 优化设计问题的数学模型60-61
• 5.1.3 优化方法分类61-63
• 5.2 离心风机的优化63-65
• 5.2.1 二次插值法63
• 5.2.2 对本文离心风机的二次插值优化63-65
• 5.3 优化前后对比65-72
• 5.3.1 优化前后速度分布对比65-70
• 5.3.2 优化前后压力分布对比70-72
• 5.4 本章小结72-73
• 第六章 结论与展望73-75
• 6.1 结论73
• 6.2 展望73-75
• 参考文献75-79
• 攻读硕士学位期间发表的论文79-81
• 致谢81

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