研究吹氣抑制風(fēng)機(jī)失速的效果

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為了減小進(jìn)出口邊界上不真實反射對石家莊風(fēng)機(jī)（銷售）內(nèi)部流場計算結(jié)果的不良影響，根據(jù)實際情況在石家莊風(fēng)機(jī)（銷售）進(jìn)出口分別加上2．6 m的管道。噴嘴布置在葉輪流道入口接近前盤區(qū)域，靠近蝸舌的3個流道內(nèi)，噴嘴直徑為1 cm，如圖1所示。采用G跏出it軟件建立幾何模型，網(wǎng)格總數(shù)約300萬。為便于分析，本文之后提到的葉輪與蝸舌相對位置均與此圖對應(yīng)。控制方程包括連續(xù)性方程、非穩(wěn)態(tài)雷諾時均Navier-‰kes方程，以及補(bǔ)充的適用于旋轉(zhuǎn)流動、流動分離、二次流等問題的Realizable知驥型。石家莊風(fēng)機(jī)（銷售）進(jìn)口為壓力進(jìn)口邊界條件，設(shè)定進(jìn)口總壓，氣流方向角為軸向進(jìn)氣；石家莊風(fēng)機(jī)（銷售）出口為壓力出口邊界條件，設(shè)定出口靜壓，定常計算給定具體靜壓值，非定常計算加上節(jié)流閥模型，采用UDF函數(shù)實現(xiàn)每一時間步的迭代。非定常計算的物理時間步長為1．725×1曠s。葉輪選用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，轉(zhuǎn)速為1 450 r／Inin，采用滑移網(wǎng)格模型耦合旋轉(zhuǎn)和靜止區(qū)域。壁面附近采用加強(qiáng)壁面函數(shù)法，對流項和擴(kuò)散項分別采用二階迎風(fēng)差分和中心差分格式進(jìn)行離散。
1．3氣動聲場計算模型寬帶噪聲源模型(broadb鋤d noise s伽睇esmodel)，包括P砌ldll姍的噪聲源模型和邊界層噪聲源模型等。ProudII啪運用Ligl脅in的聲學(xué)理論，分析了各向同性湍流產(chǎn)生的噪聲，并采用統(tǒng)計方法，推導(dǎo)出適用于每個體單元的聲功率表達(dá)式，其針對的噪聲源屬于四極子聲源。四極子噪聲是由于湍流邊界層，尾跡區(qū)的湍流脈動，分離流動等流體內(nèi)部的壓力脈動產(chǎn)生的。邊界層噪聲源模型基于Cude的積分方程實現(xiàn)，方程對剛性表面上壓力脈動產(chǎn)生的輻射聲壓進(jìn)行積分，進(jìn)而計算出低雷諾數(shù)情況下，表面偶極子聲源輻射出的噪聲聲功率，其針對的噪聲源為偶極子聲源。偶極子噪聲是由于葉片及蝸殼固壁表面的壓力脈動所產(chǎn)生的。葉輪內(nèi)的主要氣動噪聲源是由于流動分離、葉片及蝸殼固壁表面的壓力脈動及失速團(tuán)的非定常演化過程引起的。因此，采用寬帶噪聲源模型數(shù)值模擬石家莊風(fēng)機(jī)（銷售）內(nèi)部的氣動噪聲源分布。
幾點說明1)進(jìn)行了網(wǎng)格無關(guān)性計算，且離心石家莊風(fēng)機(jī)（銷售）性能曲線和失速頻率分別與實驗結(jié)果進(jìn)行了對比，驗證了數(shù)值模擬和失速模型的正確性，詳見文獻(xiàn)。本文在其基礎(chǔ)上在靠近蝸舌的3個流道內(nèi)設(shè)置了3個噴嘴截面，不影響計算結(jié)果的正確性。2)關(guān)于旋轉(zhuǎn)失速先兆發(fā)生前的數(shù)值模擬在文獻(xiàn)中已進(jìn)行詳細(xì)介紹，本文主要研究在失速先兆發(fā)生前某一時刻在葉片進(jìn)口處，3個噴嘴向葉輪內(nèi)部吹氣(吹氣速度為110 n1／s)后，不同閥門開度下葉輪內(nèi)的流體動力學(xué)特征，及石家莊風(fēng)機(jī)（銷售）的擴(kuò)穩(wěn)效果。3)在吹氣抑制石家莊風(fēng)機(jī)（銷售）失速的研究過程中考慮了吹氣速度對失速抑制效果的影響。當(dāng)吹氣速度過小，抑制失速無明顯效果。當(dāng)吹氣速度大于70m／S時，吹氣能夠推遲失速的發(fā)生；隨著吹氣速度的增大，石家莊風(fēng)機(jī)（銷售）安全裕度增大，但當(dāng)吹氣速度大于110IIl／s時，安全裕度增大不明顯。限于文章篇幅，文中僅對吹氣速度為110 111／s下石家莊風(fēng)機(jī)（銷售）內(nèi)部的流體動力學(xué)特征和噪聲特性進(jìn)行分析，研究吹氣抑制石家莊風(fēng)機(jī)（銷售）失速的效果。4)葉輪內(nèi)95％以上區(qū)域相對速度小于60m／s，在噴嘴附近速度較高。為了能更清楚地觀察及對比葉輪內(nèi)相對速度矢量分布，本文后面出現(xiàn)的相對速度矢量圖中相對速度值的上限均設(shè)定為60m／s。原始石家莊風(fēng)機(jī)（銷售）在閥門開度為0．72時發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象，流量為4．157 m3／S。在失速先兆發(fā)生前，在葉片進(jìn)口處向流道內(nèi)吹氣，下面分別分析閥門開度為O．69、0．63、O．54和0．48時葉輪流道內(nèi)不同軸向截面億=3 l、壓38．5和Z暫6分別靠近葉輪前盤、中間和后盤處的軸向截面)的相對速度矢量圖、靜壓等值線分布和聲功率級分布。

石家莊市風(fēng)機(jī)廠有限責(zé)任公司機(jī)電分公司，負(fù)責(zé)銷售石家莊市風(fēng)機(jī)廠各種風(fēng)機(jī)，包括離心式鍋爐鼓風(fēng)機(jī)、鍋爐引風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)、防爆風(fēng)機(jī)、防腐風(fēng)機(jī)、噴霧降溫風(fēng)機(jī)、屋頂風(fēng)機(jī)和各種風(fēng)機(jī)配件等。負(fù)責(zé)承接各種風(fēng)機(jī)的專業(yè)維修（包括現(xiàn)場維修及現(xiàn)場動平衡）。
    石家莊市風(fēng)機(jī)廠有限責(zé)任公司位于石家莊市西南部石銅路，是全國風(fēng)機(jī)行業(yè)重點骨干企業(yè)，風(fēng)機(jī)行業(yè)協(xié)會成員，河北省風(fēng)機(jī)測試中心。生產(chǎn)離心高、中、低壓風(fēng)機(jī)以及軸流風(fēng)機(jī)、高溫風(fēng)機(jī)、防爆風(fēng)機(jī)，并按用戶要求設(shè)計制造非標(biāo)風(fēng)機(jī)產(chǎn)品，品種齊全，品質(zhì)優(yōu)良。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于鍋爐鼓引風(fēng)、礦山通風(fēng)、化工、冶金、制藥、電力、紡織、水泥、隧道、化鐵爐、建筑、輸送物料、污水處理、糧庫通風(fēng)、溫室大棚、消防排煙等各領(lǐng)域。
    公司技術(shù)力量雄厚，生產(chǎn)工藝先進(jìn)，管理制度嚴(yán)格，并擁有全套的風(fēng)機(jī)性能測試設(shè)備。其主導(dǎo)產(chǎn)品獲省、部級優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品榮譽(yù)稱號，其中4-72№6～12#系列段離心通風(fēng)機(jī)榮獲國家銀獎，是中國風(fēng)機(jī)行業(yè)離心風(fēng)機(jī)唯一一塊銀牌。
    公司已取得了ISO9001質(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證證書、英國皇家國際標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證證書、中國機(jī)械安全認(rèn)證證書、國家礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志認(rèn)證證書，引進(jìn)了日本荏原濱田送風(fēng)機(jī)株式會公司已取得了ISO9001社具有國際先進(jìn)水平的NEW3ACE系列風(fēng)機(jī)產(chǎn)品技術(shù)（共4個系列200多種規(guī)格），該系列風(fēng)機(jī)在2004年第二屆中國國際流體機(jī)械展覽會上榮獲金獎，同時榮獲金獎還有GY4-73系列、4-72系列，使產(chǎn)品能更好地滿足國內(nèi)外用戶需求。