Multi-point airfoil optimization for axial-flow fan

Airfoil is the element of fan blade design. It is strongly anticipated to design a fan of ave- raged high performance over a wide operation range. Multi-point optimization design of airfoil for axial flow fan was proposed over specific operation range. Weighted objective function of airfoil lift-drag ratio was constructed for several operation points around the designing one. Airfoil was defined by parametric B-spline curve of limited shape controlling points. Results show that normal standard airfoils have remained spaces to be optimized under specific operation conditions. Airfoil performance is sensitive to flow′s Reynolds number and cascade solidity. Predicting flow transition along airfoil profile is essential to search for optimized one. Optimized airfoil of wide operation range is possible to obtain with prescribed fitness function. Obtainments of multi-point optimization may be relatively lower at design point, but positive obtainments are achieved at off-design ones. Resulted airfoil is specially suitable for axial flow fans operating frequently at off-design point such as air condition coolers.

喷雾降尘对旋式轴流风机结构参数设计优化

随着中国城市化和工业化的快速发展,粉尘污染问题日益突出。通过对喷雾降尘对旋式轴流风机的结构参数即一级叶轮叶片数、二级叶轮叶片数和导流叶个数进行单因素实验,将风机射程、流量及全压效率等作为评价指标,获得优化方案并仿真验证。研究表明:通过单因素分析,确定各结构参数的优选数值分别为一级叶轮叶片数为9,11,13,二级叶轮叶片数为8,10,12,导流叶个数为4,5,6;通过单因素实验及优化选定,确定优化方案为一二级叶轮叶片数分别为13,12,导流叶个数为6,优化方案较初始模型在射程提高了5.90%,流量提高了69.64%,全压效率提高到70.88%。

有限空间内电子芯片风冷系统的优化研究

芯片的冷却问题已经成为限制电子设备发展的技术瓶颈之一。本文通过数值模拟,对某人脸识别电子芯片在有限空间内的散热问题展开优化研究。研究芯片温升与轴流风扇流量、进风面积、芯片工作功率的关系,并通过多目标优化得到更加符合当前目标需求的芯片及风扇的工作参数。研究结果表明,轴流风扇流量从0增加到9CFM范围内,芯片温升下降约56%;风扇进风面积从0.031 m^(2)增大到0.196 m^(2),芯片温升上升13%;随着芯片功率增加,芯片稳定工作的温升呈线性提升。通过多目标优化设计,得到的芯片及风扇的工作参数为P=5.87 W,Q=1.056 CFM,A=0.041 m^(2)。

基于遗传算法的轴流风机气动性能分析及优化研究

为降低风机气动噪声,以某轴流风机为研究对象,基于遗传算法,提出一种将叶片表面湍动能最小值作为寻优目标的降噪方法,并对优化后的叶型降噪机理及气动性能进行了分析。首先,通过对叶片结构参数化建模,实现了空间尺寸、形状的自动控制。其次,将风量不变作为约束目标,选取3个结构参数,即轴向弯曲参数、前缘点和后缘点的切线与弦线的夹角,结合敏感因子分析,建立叶片表面湍动能和叶片结构参数的响应关系。最后,利用NSGA-Ⅱ遗传算法确定最优的叶片结构,并对比了优化前后气动性能和噪声水平的差异,验证了该方法的可行性,结果表明:(1)不同的轴向弯曲形状对风量和噪声的影响权重不同;(2)选取了两种优化方案:叶片#1通过降低转速可以实现降噪,且保证风量和原始叶片持平;叶片#2相较于原始叶片风量基本持平,在保证转速不变的前提下最大降噪量达1.6 dB(A);(3)通过试验验证发现,风量对噪声的影响大于转速,在保证风量不变的前提下,通过叶型降噪的效果要优于降低转速的方案。

基于航空技术的轴流风机CFD智能仿真优化

利用航空技术对空调用轴流风机进行CFD仿真,建立了可灵活快速变形的轴流风机参数化模型,通过研究不同转速、风量、压力等工况条件下不同风机设计参数对轴流风机性能的影响,形成了一套适用于实际生产设计场景中的轴流风机智能优化平台,并对某型号风机在22000m3/h流量的工况下的性能进行优化设计。优化后模型效率提升明显,其静压效率由35.3%提高至40.8%,全压效率由59.6%提高至65.7%。

基于深度强化学习的轴流式通风机流型优化应用研究

随着机器学习方法的深入研究,其应用范围越来越广,在风机方面的应用也越来越得到关注。本文采用深度确定性策略梯度算法建立了一种轴流式通风机流型优化设计方法,运用该方法对某轴流式通风机进行优化设计,并通过数值模拟对比优化前后的风机的气动性能。结果表明,在大部分工况下,优化后的风机效率均有明显提升,说明机器学习方法用于轴流式通风机的优化设计是可行的,这为风机的优化设计提供了一种新的途径。

基于CFD的空调用轴流风机内部流场研究

运用FLUENT软件对轴流通风机内部三维粘性流场进行了数值模拟,通过改变安装角、转速、进风量以及叶片径向的扭曲程度等性能参数,得到了内部流动的一些规律,并进行了性能分析和预测,为风机的内部结构优化提供了依据和方向。

矿用对旋式轴流通风机扩散器结构多目标优化设计

以矿用对旋式轴流通风机为研究对象,应用粒子群优化算法对其扩散器结构设计参数进行了优化。首先,应用实验设计方法研究了通风机扩散器结构设计参数与通风机全压及效率之间的关系。研究结果表明:随着扩散器芯筒尾部半径R1的增大,通风机全压会先降低而后增高;通风机全压随着扩散器出口截面半径R2的增大而减小,随扩散器长度L1的增大而增大。通风机效率随R1、L1的增大而增大,随R2的增大而减小,且L1对通风机效率的影响最为显著。然后,以通风机全压及效率为优化目标,以扩散器结构设计参数为设计变量,应用粒子群优化算法对其进行多目标优化。

轴流风机叶型自动优化设计

将遗传算法与流场正问题计算相结合,构造轴流风机叶型自动优化设计软件。利用遗传算法可并行特质,实现局域网多CPU并行优化,大幅度缩短寻优耗时。应用所研制的软件,对一低压轴流风机5个型面进行优化设计、沿径向积叠构成三维叶片,并运用NUMECA软件对设计叶轮进行数值验算。结果表明:优化叶轮基本达到给定压升、流量并具有较高的全压效率和较大的稳定工作裕度。

深度灵活调峰下火电机组送风系统优化控制

为了研究火电机组轴流风机运行效率的影响因素,对轴流风机的能耗特性进行分析,对比单台轴流风机运行方式和2台轴流风机并联运行方式的能耗,分析轴流风机能耗并提出了轴流风机控制系统的优化设计方案。结果表明:当机组在低负荷运行时,与2台轴流风机并联运行方式相比,单台轴流风机运行方式可有效降低能耗损失、提高轴流风机效率;火电机组在低负荷运行时采用单台轴流风机运行方式,中高负荷运行时采用2台轴流风机并联运行方式,通过引入轴流风机指令系数实现2种运行方式自动无扰切换。

对旋式轴流风机的轮毂结构优化设计研究

结合对旋式轴流风机的结构特点 ,在流动为不可压、等环量流型及进出口流速为轴向的假设下 ,通过基元平面叶栅理论 ,建立了对旋式轴流风机的优化模型 ,用混合罚函数法求解了优化结果 ,实例表明优化结果能为选择设计合理的对旋式轴流风机轮毂参数提供依据。

轴流通风机翼型的优化设计研究

将二维N -S方程流场分析程序和序列二次规划结合起来 ,发展了一种轴流通风机翼型设计方法 ,用以提高翼型的气动性能 ,达到节能目的。由N -S方程计算得到的升力、阻力等气动参数构成目标函数 ,数值优化程序对其进行最优化。设计实例表明 ,本文发展的方法设计质量高 ,所需机时少 ,易于实施 ,有较大的工程应用价值。

轴流通风机内部结构优化方法的研究

在FLUENT软件模拟风机内部流场的基础上,运用数学优化软件MATLAB中的三阶样条插值方法,对影响风机性能的参数进行了优化分析,从而综合考虑了多种参数影响下的风机优化问题,减少了个别因素造成的负面影响,提高了设计的可行性。

低压轴流通风机流型的优化计算

在对低压轴流通风机级效率计算公式分析的基础上,考虑到叶轮内损失沿径向分布的不均匀性,应用最优化理论,提出了低压轴流通风机最优流型的数值计算方法,并给出了最优流型与目前风机设计方法中的常用流型对风机性能影响的比较。

对旋式轴流风机变环量流型的改进设计

为进一步提高对旋式轴流风机设计性能,在采用等环量设计方法优选得到的高压比、高效率风机设计方案基础上,在保证设计点两级等负载分配前提下,采用变环量流型设计方法,分别对比研究了两级转子不同展向载荷分配规律对对旋式轴流风机性能的影响,从中确定了性能最佳的两级转子径向载荷分布规律,并给出了近似描述该变化规律的数学表达式。

轴流式送引风机进气箱性能优化

针对发电厂轴流式送引风机的进气箱结构型式对风机及其管网的综合性能的影响,根据GB/T1236-2000标准,对带有各种不同进气箱型式的轴流风机进行性能测试并研究它们之间的性能差异。通过在轴流风机进口安装5种不同型式的进气箱后,分别测试各自的性能数据。对进行各工况综合性能进行计算,并根据各自的计算数据绘制出相应的综合性能曲线,通过对比分析,确认它们之间存在很大性能差异,并给出合理的轴流风机进气箱结构建议方案。通过理论计算和分析,找到确定最佳导流板的数目的方法,确定了轴流式送引风机的进气箱性能优化的方案。

空调用开式轴流风机性能试验研究

针对国内各大主流空调企业室外用开式轴流风机的发展趋势,结合Z401系列不同结构叶轮,系统地进行性能试验,详细给出了性能试验的原理,并给出测试得到的外部性能。试验结果显示开式叶轮在根部结构与后缘结构的变化,对整机的性能影响很大。为后期风机叶片优化方向提供依据。

基于参数化建模的动调轴流风机后导叶DOE优化

基于AutoBlade平台对R+S级动调轴流风机进行参数化,以后导叶出口气流角及弦长为优化变量,总效率和静压压比为优化目标,完成了气动设计后的R+S级动调轴流风机的三维DOE优化。原有的气动设计时的DOE优化方法,将轴流风机数值最优化方法与正问题流场计算相结合的DOE优化方法,能够实现多变量组合优化设计,实现二次流损失的有效控制。优化目标全压效率和静压压升分别提高了1.97%和0.056,并得到优化后的最优叶型。

高效节能低噪风扇优化设计

根据扭曲风叶成型原理和叶栅理论,推导出扭曲风叶风扇气动设计计算方法,分析叶轮结构与其气动性能参数的内在关系,编制成风扇优化设计软件. 通过该软件得到了用户需要的座舱风扇的扇叶几何图形及气动特性曲线,并与实测的数据相比较。

弯掠轴流风机叶轮不同安装结构的性能试验分析

结合国内低压轴流风机的发展趋势,针对一种前弯前掠叶片轴流风机,系统地进行多组进气性能试验,给出了测试得到的外部性能曲线,并讨论了叶片安装角、吹风方式和叶顶间隙对风机性能的影响,为低压轴流风机的优化匹配提供了依据。