導流板對Banki式風機性能的影響分析(2)

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2．1控制方程流動問題都必須滿足質(zhì)量守恒定律和動量守恒定律，按照定律可以提出相關的質(zhì)量守恒方程與動量
2．2計算域和網(wǎng)格的生成本文計算
域為一個5m×10m的矩形，風輪放置于距離左側(cè)邊界2．5 m的中間位置(如圖3所示)。其邊界條件分別是：左端為速度人El邊界，右端為壓力出口邊界．h下為壁面邊界。萬程整個計算域被分成3個子域，即1個包含導流板的外部靜止域，1個包含葉輪的旋轉(zhuǎn)域(如圖4所示)，1個內(nèi)部靜止域。3個子域之間設定兩組滑移邊界，葉輪的表面和導流板的表面設為無滑移壁面。此三部分子域采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，并在葉輪和導流板上進行局部加密，以提高計算精度，整體網(wǎng)格數(shù)量約為8萬。計算區(qū)域的邊界包括：在計算域的入口有2m／s的恒定低風速；出口壓力為標準大氣壓，P。=1×105Pa；認為空氣為不可壓縮體，其密度為1．208 4kg／m3，運動粘度為1．7979×10一Pa．為研究導流板的安裝對石家莊市風機廠性能的影響，本文分別針對導流板的安裝與否進行了仿真計算，葉尖速比TSR值取0～0．6之間。邪尺：坐．(5)穢。設定每個計算步長內(nèi)葉輪轉(zhuǎn)動2。，共進行3個周期的仿真計算，并通過殘差的級數(shù)來確定是否收斂，當殘差級數(shù)低于10。時，確定收斂。
3計算結(jié)果與分析本文針對是否安裝導流板裝置兩種情況進行了一系列的模擬仿真，以研究導流板裝置對石家莊市風機廠性能的影響。石家莊市風機的性能可以通過功率系數(shù)c。和轉(zhuǎn)矩系數(shù)C。來表征。肘為轉(zhuǎn)矩；P為石家莊風機的功率；S為截面面積，且S=2R。H，其中日代表葉輪的高度。由于進行二維的仿真研究，葉輪高取H=1m．圖5給出了TSR=0．5時，轉(zhuǎn)子在安裝導流板與否兩種情況下的速度云圖。在沒有安裝導流板的情況下，如圖5(a)所示，來流從轉(zhuǎn)子的左下角進入，右上角流出，在這兩個區(qū)域?qū)θ~輪的轉(zhuǎn)動起到了積極的作用。然而在左上角區(qū)域，來流阻礙了啟動轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生，以至于渦輪機的發(fā)電功率有所降低。增加導流板可以有效地減少這種負面作用，如圖5(b)所示，左上角區(qū)域的葉輪在來流的作用下幾乎沒有生產(chǎn)負轉(zhuǎn)矩。圖6給出了TSR=0．5時單個葉輪在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的動態(tài)轉(zhuǎn)矩。如圖6所示：當沒有安裝導流板時，葉輪轉(zhuǎn)矩曲線圖有兩個正轉(zhuǎn)矩區(qū)域和一個負轉(zhuǎn)矩區(qū)域，第一個正轉(zhuǎn)矩區(qū)域位于25。和105。之間，即轉(zhuǎn)子的左下角區(qū)域。
4結(jié)論
本文提出了一種在迎風方向上安裝弧形導流板的改進型Banki式石家莊市風機廠結(jié)構(gòu)方案，研究了在低風速下，導流板裝置對改進型石家莊市風機廠性能的影響，得出了以下結(jié)論：
1)增加導流板裝置可以使石家莊市風機廠平均轉(zhuǎn)矩提高10％～20％左右，轉(zhuǎn)矩系數(shù)隨著TSR值的增加會近似線性地減少。
2)增加導流板提高了石家莊市風機廠的功率系數(shù)，且受TSR值的影響較小。隨著TSR值的增加，石家莊風機廠的功率系數(shù)先增大后減小，且在TSR為0．52時，功率系數(shù)最大。
通過本文的研究，驗證了本文所提出改進型Banki式石家莊市風機廠結(jié)構(gòu)方案的可行性，同時使設計者了解到導流板和TSR值對石家莊市風機廠性能的影響，為后續(xù)開展性能優(yōu)化提供了理論參考。