采用CFD方法对某离心风机流场进行计算,首先将计算所得的风机总压升和效率与试验数据进行对比,验证了计算方法的准确性和可靠性。再对比计算不同叶片尾缘形状对风机气动性能的影响,通过叶轮流场速度矢量和相对马赫数的分布,对比各计算模型之间的差别,得出结论椭圆型尾缘有助于改善叶片出口流动,提高叶轮效率,但也会导致叶轮总压升的降低。

运用声学传感器和频谱仪对一台小型高速低噪声离心风机进行试验研究,研究发现:风机进出口向外辐射的气动噪声为风机最主要的噪声类型,气动噪声主要是基频噪声,噪声源分别位于叶片进口处与蜗壳蜗舌处,风机进出口噪声被屏蔽后整机噪声降低约21%;风机蜗壳振动是由于风机内部非定常流动诱发蜗壳结构做振动响应,振源主要位于叶片进口处与蜗壳蜗舌处,振动频率与风机基频一致;在蜗壳中填充相等体积1.5 mm塑料球,2.3 mm塑料球,1.2 mm陶瓷球,3.0 mm陶瓷球用来降低蜗壳振动噪声,在设计工况点以3.0 mm陶瓷球效果最佳,整机噪声下降约2.8%。

针对透平膨胀机喷嘴叶片动静部件间隙流动损失问题,首先对喷嘴叶片膨胀比进行计算,并与实验数据进行对比,验证计算方法的准确性和可靠性,然后对加装孔型阻尼密封前后的喷嘴气动性能进行对比计算,结果表明,对于本文计算模型,加装孔型阻尼密封使得喷嘴叶片膨胀比提高1%,焓损失降低5%,且动静部件间隙减小50%后,喷嘴叶片膨胀比进一步提高1%,焓损失进一步下降5%。

在保证机壳和进出口连接尺寸不变前提下,对9-19系列No.5.6离心风机叶轮进行改型,使用CFD数值计算软件Fluent分别对原模型和改型后模型进行整机全流场三维数值模拟,通过＂模拟-改进-模拟＂的过程,得到最优模型,使整机在设计工况点性能不变的前提下,内效率提高5%。对原型和优化叶轮制造样机,进行对比试验,验证数值计算的正确性。最终完成9-19系列风机＂在役再制造＂的优化改型。

风机转子临界转速分析计算是风机结构设计中最关键的一个环节，对风机转子的安全运行和全寿命管理具有非常重要的意义。本文分别采取工程计算法、传递矩阵法和有限元法来计算转子的临界转速，并对上述计算方法进行了相应的对比和对其适应性作出了总结，在实际工程中具有很高的实用价值。

减振降噪一直是风机设计与应用单位研究的一项重点内容。碳纤维增强复合材料因优异的阻尼性能而使其在结构减振设计上具有重要的作用。采用层合结构碳纤维增强复合材料设计叶轮,并针对同一型号风机仅仅更换不同材料叶轮后进行了风机振动试验。结果表明,与铝合金材料叶轮风机相比,碳纤维材料叶轮风机全频段的结构振动加速度级降低幅度明显,减振效果显著。

摩擦力矩的大小决定了轴承的功率消耗和发热量的大小,发热量的大小直接影响轴承的温升,严重时直接导致轴承的失效。结合算例对SKF推出的滚动轴承摩擦力矩的计算模型及其影响因素进行了分析,重点探讨了附加轴向力对离心风机自由端轴承摩擦力矩的影响。在离心风机自由端滚动轴承设计选型中,通常不考虑轴向力的影响,但结果表明,附加轴向力对自由端轴承摩擦力矩影响显著。本文为离心风机自由端滚动轴承设计选型提供工程实用价值。

应用耗散能原理建立了复合材料层合板的阻尼预测分析模型,对复合材料层合板进行三维有限元模态分析,求出各个模态下的应力、应变分量。根据模态分析结果,从单向复合材料的阻尼性能参数出发,利用层合板应变能、耗散能和结构模态阻尼的关系求出各个模态对应的模态阻尼损耗因子。利用该方法,分别计算了单向层合板和对称层合板的结构模态阻尼损耗因子。数值计算结果与已有的理论分析和试验结果相比吻合较好,从而验证了该方法的合理性,该方法还可以比较三维应力分量对阻尼的贡献。

采用有限元方法,首先对钢制离心叶轮工作时在离心力作用下的应力进行了计算和分析。在此基础上,对复合材料离心叶轮在离心力载荷条件下的最大应力和固有频率进行了计算评估。预测纤维复合材料层压结构极限强度对叶轮安全设计和轻量化设计是至关重要的,失效判定采用Tsai-Wu失效准则,为避免因共振使叶轮设计寿命明显降低,计算了叶轮的固有频率和模态振型以分析其动态特性。结果表明,复合材料碳纤维/环氧树脂可承受叶轮线速度在605m/s运行时的应力,在风机启停工作转速范围内没有共振转速相匹配。本文研究结果为纤维增强复合材料风机叶轮的设计及应用奠定了基础。

首先对某双进气后向叶片的离心风机性能进行试验和数值模拟对比，验证数值模拟结果的精度及有效性；然后在叶轮前盘、轮盘形状和叶片数都相同的情况下，分析了改进叶片型式风机的性能变化。数值模拟结果表明，改进方案风机的全压更高、效率更高，尤其是在大流量区，效率提高5％以上。