本文采用离心通风机现代气动设计方法,选用效率高、噪声低的后弯叶轮,对核级风机进行初步设计并对风机内部流场进行三维数值模拟。通过分析风机全压、效率及内部流场,分别对风机叶片数目、叶片进口角、进口加速系数等参数进行优化,优化后风机效率达到87.74%,全压5 328.6Pa,符合设计要求。样机的性能测试结果表明,在设计工况下,离心风机的效率可达87%以上,数值模拟与试验结果符合,所设计的离心通风机效率、全压符合实际核电站大气安全壳内通风系统的使用要求。

蜗舌是离心通风机重要部位之一,为研究蜗舌型式对离心通风机振动噪声的影响,对某型离心通风机进行气动激励的计算仿真。通过定常计算,发现蜗舌结构型式的改进能够改善局部区域的漩涡,减小诱发振动的激励因素;通过非定常计算,发现蜗舌结构型式的改进对离心通风机气动激励的影响主要体现在局部区域压力脉动的改善,尤其是叶轮出口气流激发的叶频脉动的降低。根据计算分析结果对通风机振动噪声变化进行预估,试验结果表明,蜗舌结构的改进能够降低通风机振动噪声,气动激励数值分析可为通风机低噪声改进效果提供判断依据。

为解决CRH5型高寒动车组牵引辅助变流器风机国产化应用,以一种多工况离心通风机为研究对象,针对应用于动车组特殊使用条件,利用流体计算软件FLUENT,对该离心通风机的气动方案进行了设计及试验验证。通过合理选择叶轮直径、叶片进出口角度和最优化匹配集流器、蜗壳等方法,以提高整机高效工作范围,使之满足使用需求。研究结果表明该离心通风机具有多工况、高效、低噪的气动性能优点,各项技术指标达到国外同类产品的水准,成功实现该产品国产化。

为了提高离心通风机的气动效率,进而实现节能减排和保护环境,提出了一种基于Kriging回归的代理模型用于离心通风机的气动优化。首先,通过拉丁超立方采样设置初始样本点,构建样本点对应下的离心通风机结构模型;进而用CFX软件计算其结构参数对应下的气动性能响应参数;其次,构建Kriging回归的代理模型用于表征初始样本点参数与气动性能响应参数间的耦合对应关系;最后把代理模型嵌入到智能优化算法中,并以气动效率最大为目标进行函数迭代寻优,进而寻得最佳的叶轮结构参数,优化后风机的工况效率从76%提高到80.9%,气动效率明显提高。

为改善离心通风机的气动性能,该文以一高比转速离心通风机为研究对象,结合试验和全通道数值模拟研究了锥盘及4种不同弧盘叶轮对离心通风机性能的影响,通过对非定常流场及压力脉动信号的分析得到了前盘型线对高比转速离心通风机性能的影响机理。研究结果表明,随着比转速的增大,叶轮前盘型线对离心通风机效率的影响程度增大,比转速为73和120时,弧盘叶轮较锥盘叶轮效率分别提高5%和14.5%。高比转速离心通风机锥盘叶轮在靠近前盘处的流动分离现象过早,并一直延伸至叶轮出口,在无叶扩压器区域沿轴向出现环流,严重阻碍流体流入蜗壳。将锥盘改为弧盘后,叶片负荷和出口气流角增大,流动分离损失降低,出口压力脉动幅值降低。对前盘弧线进一步优化后,弧盘叶轮边界层损失和压力脉动进一步减小,在设计工况(38205.63m3/h)下效率较原弧盘叶轮提升了1%...

本文指出了提高离心通风机性能的若干途径。在4-69№5A离心风机的研制中，将这些想法应用于气动和结构设计的改进和试验。新机与目前广泛使用的4-72№5A离心风机相比，设计点处全压效率提高6%，噪声下降4dB。

归纳与分析了离心通风机气动噪声数值研究的现状，对涡声理论在宽频噪声研究中的可行性进行了探讨，并指出了目前离心通风机气动噪声数值研究所面临的主要问题。可为离心通风机气动噪声产生机理和数值预测的研究提供参考。

选取某一大比转速离心通风机为研究对象，分别以等边基元法、不等边基元法和阿基米德螺旋线方程法绘出蜗壳外型线。在三维建模软件CATIA中完成风机实体造型，用Fluent进行三维数值模拟，得到详细的风机内部流场。对比以上3种不同的蜗壳绘制方法对通风机流动性能的影响，对计算结果进行了分析并得出了结论。

针对某双吸离心通风机,生产企业为节约成本,对风机轴向尺寸、进气室和蜗壳形线等结构参数进行了重新设计。为验证改进方案是否对风机气动性能产生较大影响,本文对原型风机和改进后风机的流场进行数值模拟,并在此基础上分析了相关流动特征及外特性之间的关联性。研究结果表明改进后的风机气动性能大幅下降,流场细节的对比分析发现进气室和蜗壳的改进对风机性能的负面影响最大。最后对风机气动性能的后续改进提出建议。

利用五孔探针对小流量工况下离心通风机大宽度矩形截面蜗壳内部的三维流动进行了详细的测量,给出了蜗壳螺旋通道部分的3～8个横截面内比较清晰的时均速度、静压和总压的分布图形.结果表明,在小流量工况下,蜗壳内部的二次旋涡在蜗舌处就开始形成,在一个横截面内,由开始有1个涡发展成2个、甚至3个涡;速度沿径向的分布与动量矩守恒规律有比较明显的差别,特别是蜗舌附近区域的速度和压力分布与通常的分析有很大不同;蜗壳内的损失可初步归纳为4种:二次流损失、内泄漏损失、冲击损失和磨擦损失;在小流量工况下,二次流损失和内泄漏损失相对最为严重.