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。

扩散器结构参数对农用轴流风机性能的影响

针对农用轴流风机通风量小、能效比偏低的问题,以ATK48HS3P1H型农用轴流风机为研究对象,采用风室试验、逆向建模、CFD数值模拟等方法,对扩散器扩散角(φ)和长度(L)对风机风量(Q0)和能效比(N)的影响进行研究。结果表明:1)扩散器的静压恢复系数(CP)随着φ的增大先增大再减小,扩散器风速分布均匀度(γ)随φ的增大上下波动,风量优化量(τ)随着φ的增大呈先增加而后缓慢下降的趋势,N曲线的变化趋势整体与τ的趋势一致,φ=12°时CP、γ、τ、N同时取得较大值;2)当L=575mm,φ为3°~25°时,τ和N随着φ的增大先增大再减少,φ=12°时同时取得较优性能;当φ=12°,L为485~665mm时,随着L的增大τ和N呈现先增加再减小的趋势,当L=575mm时同时取得最大值;3)交叉模拟试验证明φ=12°,L=575mm是该扩散器的最优参数,此时较原型风机Q0提高了6.11%,N提高了7.83%。

农用低压轴流风机自动测试系统研制

介绍了农用轴流风机性能特点,阐 述了一种满足GB/T 1236—2000的 农用风机性能自动测试系统的设计、 构成、功能、误差分析和控制软件 的开发。实践证明,该系统具有稳 定性好,适用面广等特点。

基于周向涡量的农用通风机叶片表面凹槽分析

针对农用轴流风机风量小、能效比低的问题,以MODEL YJD90S-4镀锌铁皮农用轴流风机为研究对象,采用风室试验、逆向建模、CFD数值模拟、周向涡量分析等方法,以叶片表面凹槽宽度D=6、8、10、12mm,凹槽半径为25%h(h为叶高)、50%h和75%h,开单、双槽3个因素进行排列组合,制定了24种开槽方案,对所有方案进行数值模拟并进行周向涡量分析,筛选得出D=10mm、R=25%h、开单槽(方案1),D=10mm、R=75%h、开单槽(方案2)和D=10mm、R=25%h、75%h、开双槽(方案3)为较优方案,并对此3种方案风机风量和能效比模拟结果进行研究。结果表明:1)采用逆向建模方法建立的镀锌铁皮农用轴流风机几何模型,其数值模拟计算结果能够很好的与原型风机性能试验测试结果吻合,表明逆向建模技术能够运用于农用轴流风机研究;2)在农用轴流风机常用的进口工作压力工况下,3种方案的风机流量和能效比相对原型风机都有提高,其中采用D=10mm、R=75%h、开单槽(方案2)时提高最为明显,风量约提高了90m^(3)/h,能效比约提高了3.2%。3)分析周向涡量3D映射发现,采用D=10mm、R=75%h、开单槽(方案2)时轮毂处的正周向涡量向叶顶处移动,正周向涡量向叶片顶部聚集,增加其对总压流的正贡献,使分布在70%h处的负周向涡量向叶片根部移动,叶片根部附近的负周向涡量呈现出收拢的现象,负周向涡量向叶片根部聚集以减小其对总压流的负贡献。