Flow Fields with Vortex in a Small Semi-open Axial Fan

In order to clarify the effect of tip clearance (TC) size on fan performance and the flow field at rotor outlet in asmall semi-open axial fan, the experimental investigation was carried out. The tip diameter of test fan rotor was180mm and test TC sizes were lmm (TC=1mm) and 4mm (TC=4mm). Fan characteristics tests were carried outfor two cases of TC size and three-dimensional velocity fields at rotor outlet were measured using a single slanthot-wire probe at four flow-rate conditions. As a result, it was found that the pressure - flow-rate characteristicscurves for two cases showed almost the same tendency. However, the ensemble averaged velocity profiles alongradial measurement stations of TC=4mm largely changed compared with that of TC=lmm in cases of smallflow-rate condition. From the phase-locked averaging results, it was also found that the vortex existed in the rotoroutlet flow field of high flow-rate condition for each TC case. Compared with the vortices for TC=1mm andTC=4mm, the vortex for TC=4mm was stronger than that for TC=1mm.

低压轴流风机叶顶间隙对叶尖涡及外部性能的影响研究

基于其一动叶可调的低压轴流风机叶轮,通过对其在不同叶顶间隙下的叶顶区域进行数值模拟分析。计算结果分析表明:该轴流风机在叶顶间隙较小时虽然会出现泄漏流动,但不一定会出现泄漏涡,随着叶顶间隙的增大,泄漏流动将变得不明显,取而代之的是泄漏涡,并且泄漏涡的强度和影响区域随着间隙的增大而增大;在相同流量下,通风机的全压随着叶顶间隙的增大而减小;随着流量的降低,叶顶间隙越大,越早进入非稳定状态。

叶顶间隙对轴流风机内部流场影响的研究

基于Realizable k-ε湍流模型和SIMPLE算法,对某轴流式通风机在不同叶顶间隙下进行了设计工况时的数值模拟。讨论了不同叶顶间隙大小对风机性能的影响,分析了叶轮出口截面速度、压力等参数的分布以及叶顶泄漏流和泄漏涡随间隙大小的变化情况。数值结果表明,随叶顶间隙逐渐增大,风机性能不断下降;叶轮出口截面速度、总压和湍动能大小受间隙泄漏流的影响明显;泄漏涡由泄漏流与主流发生卷吸而形成,且泄漏涡会受到间隙大小的影响。

核心机驱动风扇级转子叶尖流动结构和机理的研究

为了探究核心机驱动风扇级不同工作模式下转子叶尖流动结构和机理,对某核心机驱动风扇级转子流场进行了三维定常数值模拟,分析了单外涵模式和双外涵模式下工作点及近失速点转子叶尖流场结构特点,并研究了不同叶尖间隙对核心机驱动风扇级性能的影响。结果表明:单外涵模式与双外涵模式设计点叶尖泄漏涡起始位置不同;单外涵模式转子叶尖存在贯穿流道的正激波,双外涵模式该正激波消失;泄漏涡经过转子叶尖超声速区域会形成低速带;单外涵模式时泄漏涡经过正激波后发生扩散,并使正激波出现"缺口";转子叶尖间隙大小对核心机驱动风扇级两种工作模式下的流量、压比和等熵效率影响均较小,间隙增大到一定程度后稳定裕度下降剧烈。

前掠对高负荷风扇转子泄漏涡结构的影响

以高负荷两级风扇第一级前掠转子为研究对象,通过数值模拟手段对近失速点叶尖流场进行了深入分析。为比较前掠对泄漏涡结构的影响,与同等气动性能下的常规转子进行了对比。结果表明前掠转子在近失速工况下泄漏涡涡心并未发生破碎,气动负荷展向分布更加均匀。对前掠转子不同于常规转子的叶尖泄漏涡结构产生机理提出了新的解释。

叶尖小翼安装位置对轴流风机性能的影响

采用数值模拟方法建立了在压力面和吸力面分别安装宽度为2倍叶片厚度叶尖小翼的轴流风机模型,分析了叶尖小翼安装位置对轴流风机性能的影响.结果表明:压力面和吸力面安装叶尖小翼均能减小叶顶泄漏流;压力面安装叶尖小翼使叶顶泄漏涡增大,造成的气动损失增加,导致轴流风机全压和效率下降;吸力面安装叶尖小翼能有效减小叶顶泄漏涡,同时延缓其脱落,使其向远离吸力面偏移,减少造成的气动损失,使得轴流风机全压和效率提高,该轴流风机设计体积流量点全压效率提高了0.6%.

小型风扇叶顶间隙内部流动数值模拟

通过对不同叶顶间隙小型风扇内部数值模拟,得出不同叶顶间隙小型风扇的静特性曲线、相同S面间隙涡流变化及叶顶到机闸内表面各回转面涡流变化。研究得出:当流量Q小于0.006 5 m3/s时,4个不同叶顶间隙的总压变化趋势一致,均随叶顶间隙的增加总压减小。流量增加时,叶顶间隙为2.5 mm时性能较好;在相同S面上,间隙涡流现象随叶顶间隙的增大而减弱;对于同一个风扇模型,轮毂到叶顶之间不同回转面上无涡流出现,叶顶到机闸内表面之间不同回转面涡强随半径增加而增强,在r=43.5所对应的回转面上达到最大,在机闸对应的回转面上涡强减弱,且出现二次涡;当其他条件不变、只改变叶顶间隙时,相同半径回转面上的涡强随着叶顶间隙的增加而减弱,且涡核逐渐沿吸力面弧线向下游移动。最大涡强均出现在r=43.5回转面上,且叶顶间隙为2 mm和3 mm时,回转面上出现较明显的二次涡。以上结论为分析不同叶顶间隙对小型风扇气动性能的影响提供了一定的理论依据。

对旋轴流风机叶顶间隙对其性能的影响

为了探究改变对旋轴流风机两级叶轮的叶顶间隙对其性能的影响,建立不同叶顶间隙下风机三维模型,利用Fluent进行数值模拟,并结合风机性能试验验证仿真的正确性。分析压升、效率、轴功率、湍流动能和叶顶泄漏涡随两级叶轮叶顶间隙的变化情况,结果表明:在相同流量下,压升、效率随间隙的增大而减小;与第一级叶轮相比,间隙对第二级叶轮的轴功率、湍流动能及泄漏涡影响更加显著;随间隙增大,叶顶泄漏涡的强度和影响区域越大。

叶尖间隙对风机噪声影响的试验研究

本文通过对轴流风机在不同叶尖间隙下进行的试验研究,探讨了叶尖间隙对风机噪声的影响,进而研究在叶片外缘加旋转环控制间隙涡流的效果,结果表明,相同间隙条件加环风机与不加环风机相比噪声降低,性能改善。

叶片磨短对低压冷却风扇气动性能的影响

工程中常用磨短叶片的方法来确保足够的叶顶间隙,由此对风扇气动性能的影响尚无研究报道。该文通过实验发现,叶片磨短后最大流量和风扇效率均急剧下降。对风扇内湍流场进行了三维数值模拟,结果与实验吻合良好。基于数值计算结果的流场分析表明,叶片磨短后叶顶间隙涡进一步发展,阻塞叶顶流道,使流量锐减,同时降低了叶片顶部区域做功能力。研究指出,叶片磨短相比机壳增大更易造成风扇性能恶化,尤其是流量的下降会使风扇无法正常使用,必须重视。