干燥用風機生產基地「多圖」

干燥用風機在實際應用過程中，葉片型線的優化可能面臨一個問題。不同葉片高度的不同進水條件導致葉片型線優化結果差異過大，難以對葉片型線進行過度優化。為此，本文提出了多截面輪廓協同優化的方法，建立了輪廓幾何與輪廓目標函數之間的關系，使得到的輪廓滿足三維實際要求。在優化過程中，增加了葉片型線的幾何分析和設計點氣流角的調整模塊，以保證獲得的葉片型線能達到與原型相同的氣流轉向能力。同時，干燥用風機設計點的氣動性能滿足一定要求，否則，可以以罰函數的形式盡快完成葉型的氣動分析，提高優化過程的快速性。在確定優化目標時，綜合考慮了設計點的性能和非設計條件，干燥用風機對有效范圍內的剖面性能進行了研究。目標函數括號中的項為設計點損失，第二項為有效流入流角范圍，邊界為設計點損失的1.5倍，第三項為失速裕度，第四項為有效流入流角范圍內的平均損失，第五項為平均損失差的方差。有效流入角范圍內的分布。分子是分析葉片外形的氣動性能，分母是原型參考值。干燥用風機利用加權因子w對截面之間的關系進行加權，設置目標函數，得到損失小、失速裕度高的多截面S1剖面。各參數的權重和各截面的權重系數決定了優化目標是集中于中間截面的性能，以及中間截面的損失和末端截面的失速裕度。從圖中不難看出，原型直葉片的進口具有明顯的正攻角，端彎葉片的載荷由于分離流動而減小。

本文列舉了干燥用風機靜音扇葉，說明了S1流面優化設計在風機詳細設計過程中的作用。根系頂部三個橫截面的流入條件不同，如表3所示。根部設計點的進口氣流角較大，干燥用風機工作范圍不同于其它兩段。由于轉子葉片泄漏流的影響，頂部馬赫數較小，工作范圍較大。采用多島遺傳算法進行優化，種群44，孤島7，代數7。三個截面共優化了22個葉片型線參數，包括較大厚度位置、安裝角度、中弧控制點、吸入面控制點等。當優化后的葉片型線三維疊加時，干燥用風機葉片上半部分略微向后彎曲，可能導致優化后的定子葉片損失增加。將優化后的靜葉恢復到級環境中，得到了三維數值模擬結果。在設計點流量下，靜葉吸力面邊界層變薄，堵塞面積減小。計算了級間環境下兩葉型風機特性線和兩定子葉片變攻角特性線。從圖17可以看出，定子葉片損失減小，裕度增大，這與不同截面的S1流面性能分析結果相似。但由于干燥用風機氣流角的匹配問題，級效率沒有明顯提高，之間失速裕度由27.1%提高到34.9%。針對葉片高度方向的不均勻進口流動情況，在詳細設計中采用了端部彎曲技術來匹配定、轉子葉片之間的流動角。葉頂間隙形態的研究主要集中在離心式、軸流式壓縮機和渦輪上，而葉頂間隙形態對軸流風機特別是動葉可調軸流風機性能影響的研究相對較少。

介紹了一套高負荷干燥用風機的氣動設計過程，包括參數選擇、葉片形狀優化和三維葉片的設計思想。在此基礎上，完成了高負荷軸流風機壓力比1.20的初步設計，負荷系數高達0.83。其次，在初步設計方案中，通過對干燥用風機靜葉多葉高處S1流面剖面的協調優化，有效地減少了靜葉損失，提高了風機的裕度。同時，采用三維葉片技術，提高了定子葉片的端部流動，提高了定子葉片端部區域的工作能力。風機裕度由27.1%擴大到48.8%。優化葉頂間隙形狀可以有效地提高軸流風機的性能。采用FLUENT軟件對OB-84動葉可調軸流風機在均勻和非均勻間隙下的性能進行了數值模擬，討論了不同間隙形狀對泄漏流場和間隙損失分布的影響。結果表明，在平均葉頂間隙不變的前提下，錐形間隙風機的總壓力和于均勻間隙風機，區范圍擴大，錐形間隙越大，性能改善越顯著；63m3_s-1流量范圍內，總壓和效率的平均相對誤差分別為3。錐形間隙改變了間隙內渦量場的分布，減少了葉尖泄漏損失，增強了干燥用風機葉片上、中部的功能力。風機的性能低于均勻間隙的性能。錐形葉片的葉尖間隙形狀可以作為提高風機性能的重要手段。

GAMBIT軟件用于干燥用風機模型建立和網格生成。考慮到干燥用風機葉片翼型結構的復雜性和頂部區域的三維流動，首先選擇三角形網格劃分葉片頂部，并利用尺寸函數對網格進行細化，以保證干燥用風機網格質量。其它區域的網格劃分為動葉區域網格作為參考，采用結構化/非結構化混合網格。為了保證精度和網格獨立性，對原風機在216萬、245萬、286萬和337萬網格條件下的性能進行了模擬。結果表明，隨著網格數量的增加，總壓和效率逐漸接近樣本值，337萬和286萬網格的總壓和效率偏差分別為0.085%和0.024%。綜合模擬精度和網格數確定了所用的總網格數。這個數字是286萬。其中動葉面積198萬片，集熱器、導葉面積和擴壓管網格數分別為30萬片、26萬片和32萬片。在模擬葉尖間隙形狀的變化之前，將原始風扇的模擬結果與參考文獻中的干燥用風機性能進行了比較。結果表明，在33.31-46.63m3_s-1流量范圍內，總壓和效率的平均相對誤差分別為3.0%和1.5%，表明結果能夠反映風機的實際性能。級效率隨流量系數的增加而降低，執行機構葉片損失隨T進口載荷的增加而增加。