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低压轴流风机的气动设计及参数化建模

低压轴流风机的气动设计及参数化建模

计算机应用

低压轴流风机的气动设计及参数化建模

张师帅*

仇生生黄书才/华中科技大学能源学院

■摘要:采用变环量流型对低压轴流风机进行了气动优化设计,同时利用VisualBasic6.0对三维建模软件SolidWorks进行二次开发,实现轴流风机的参数化建模,为后续气动性能和噪声分析奠定基础。■关键词:低压轴流风机;气动设计;SolidWorks;二次开发;建模

中图分类号:TH432.1文献标志码:B

文章编号:1006-8155(2012)01-0054-04AerodynamicDesignandParametricModelingofLowPressureAxial-flowFan

Abstract:Thevariablecirculationflowpatternisusedfortheaerodynamicoptimaldesignofthelowpressureaxial-flowfan,andtheVisualBasic6.0isusedtobuildtheparameterizationmodeloftheaxial-flowfanbythesecondarydevelopmentofSolidWorks3Dsoftware.Thisworkcanbuildagoodfoundationforthefollow-upanalysisoftheaerodynamicperformanceandnoise.

Keywords:lowpressureaxial-flowfan;aerodynamicdesign;SolidWorks;secondarydevelopment;modeling

采用变环量流型对低压轴流风机进行设计时,子午面的计算可以采用流线曲率法,有限差分法等,但是这些方法的计算量很大,而在叶间径向平衡方程基础上加入驱动盘扰动影响的驱动盘法的计算量较小,适用性较强[2]。

CAD-CFD耦合技术已经成为轴流风机设计过程中不可缺少的一个环节。由于轴流风机叶片型式多样,建模过程较为复杂,因此利用VisualBasic6.0对三维建模软件SolidWorks进行二次开发,实现轴流风机的参数化建模,大大缩短建模时间[3-4]。

1

1.1

气动设计

径向平衡方程和流型

假定介质流动为理想稳定流动,与外界没有热交换并忽略重力的影响,则

低压轴流风机的气动设计及参数化建模

叶间气流的径向平衡方程为:

(1)

式中:Δp为风机全压;ρ为密度;v为速度;r为径向坐标;下标θ和z分别代表周向和轴向。

轴流风机设计中的流型通常采用流体在圆周方向分量沿半径方向的分布来表示,

低压轴流风机的气动设计及参数化建模

一般形式为:式中:C为常数,α为变环量指数,其取值

0引言

在轴流风机的传统设计方法中,使

用最多的是等环量流型。等环量流型相对比较简单,并且具有无旋运动的形式,效率比较高。但等环量流型也存在明显的缺点,叶片扭曲严重,沿半径方向相对速度增加较快,对于气体介质来说,这将使马赫数增大。相对于需要提高效率、降低噪声的低压轴流风机来讲,变环量流型则能更好地满足设计要求[1]。

*张师帅/黄石东贝电器博士后工作站收稿日期:2011-08-28

湖北武汉

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