基于变环量方法的农用轴流风机设计及性能优化

随着农业设施养殖空气过滤装置使用的普及,对高压农用轴流风机的需求也随之提升。为了提高农用轴流风机的气动性能并扩大工作压力范围,利用变环量设计理论,通过风洞试验和数值模拟,对风机叶片进行了重新设计。旨在改变现有叶片轮毂处结构形式,改善农用轴流风机内部流态,达到提升农业轴流风机气动性能和扩大稳定运行范围的目的。该研究以0.91 m农用轴流风机尺寸及目标风量为设计参数,利用变环量方法设计了一款叶片。通过单因素和响应面分析方法,研究了轮毂直径d、安装角α和叶片数n结构参数对风机性能和流场的影响。最佳工艺参数为d=260 mm,α=-0.369°,n=4片。数值模拟结果表明,优化后的轴流风机性能优于设计轴流风机,扩大了高压区稳定运行范围。样机试验测试表明,在高压(120 Pa)下,优化风机相较于原型轴流风机的风量提高了163%(达到18 710.99m3/h),能效比提高了18.9%(达到1.94 m3/(h·W))。该研究证明了变环量在农用轴流风机设计中的可行性,结构参数的优化可进一步降低风机的内部涡流。优化后的轴流风机减少了内部流场的二次流,提高了叶片的做功能力,改善了风机的气动性能,确保轴流风机在农业应用中能够更高效地实现空气流通与调控。

前置导叶对畜禽舍轴流风机性能的影响

畜禽养殖过滤除臭装置对传统轴流风机负压抽吸能力提出了更高的要求。为提高传统轴流风机的气动性能,扩大其有效工作区间,该研究以550型农用轴流风机为对象,结合试验和数值模拟研究了前置导叶对轴流风机性能的影响。通过单因素和响应面分析方法,对前置导叶的导叶安装角(α)、轴向间距(L)、导叶个数(n)对风机性能和流场的影响进行研究,分析各因素对风机性能的影响,求解出最佳参数组合。通过3D打印制作前置导叶并进行样机试验。结果表明,增设前置导叶后,风机内部区域涡流得到削弱,降低了流动损失,静压效率提高,流动剧烈程度降低,流场更稳定,叶片静压差增大,风机叶片的做功能力增强,与传统结构相比,增设前置导叶后风机通风量和能效比均明显提升,通风量提升幅度在5.7%~10.39%,能效比提升幅度在6.62%~10.89%;在静压50 Pa下,通风量提升6.76%,能效比提升7.75%。研究结果证明了增设前置导叶提升轴流风机负压抽吸能力的可行性。

农用轴流风机集流器参数数值模拟优化研究

集流器是轴流风机的主要部件之一,对轴流风机运行性能产生较大的影响。为此,针对农用轴流风机集流器普遍存在结构设计不合理、能耗高、风量损失多的问题,以典型的24英寸负压玻璃钢风机为研究对象,采用风室试验、逆向建模和CFD数值模拟相结合的方式,依托单因素分析和响应面分析的方法,研究集流器的进口段长度L、圆角半径R、出口直径D对风机性能和流场的影响。结果表明:对集流器参数进行无量纲处理后,集流器各参数适宜的取值区间为:1.00≤E_(L)≤1.46、2.95≤E_(R)≤3.22、0.9898≤E_(D)≤0.9971;经过响应面模型得出各影响因素对风机性能的影响,当L=149.27 mm、R=321.68 mm、D=678.00 mm时风机性能较优。经数值模拟验证,相比原型风机,优化后通风量Q提高5.86%,能效比N提高6.79%,此时通风量Q为9900.54 m^(3)/h,能效比N为20.03 m^(3)/(h·W)。本研究为此类农用轴流风机集流器提高通风量及能效比提供了参数优化方法。