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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文 2 分类号： 密级： U D C ： 编号： 工学硕士学位论文 单级离心风机气动性能模拟与实验验证 硕士研究生硕士研究生 ： 万 雷 指指 导导 教教 师师 ： 王 松 高工 学位级别学位级别 ： 工学硕士 学科、学科、专业专业 ： 轮机工程 所所 在在 单单 位位 ： 动力与能源工程学院 论文提交日期论文提交日期 ： 年 月 日 论文答辩日期论文答辩日期 ： 年 月 日 学位授予单位学位授予单位 ： 哈尔滨工程大学 哈尔滨工程大学硕士学位论文 2 Classified Index: U.D.C: A Dissertation for the Degree of M
2、. Eng Computation and validation of aerodynamic performance on single stage centrifugal blower Candidate: Wan lei Supervisor: Senior Engineer Wang Song Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Marine Engineering Date of Submission: Date of Oral Examination: University: Harbin En
3、gineering University 哈尔滨工程大学硕士学位论文 2 哈尔滨工程大学硕士学位论文 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者（签字） ： 日期： 年 月 日 哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明 本人完全了解学校保护知识产权的有关规定， 即研究生在校攻读学
4、位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。 哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。 本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。 同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文（在授予学位后即可 在授予学位 12 个月后 解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者（签字）： 导师（签字）： 日期： 年 月 日 年 月 日 哈尔滨工程大学硕士学位论文 II 单级离心风
5、机气动性能模拟与实验验证 I 摘 要 离心风机是一种重要的流体机械，是日常生产、生活中必不可少的一种通风设备。如何提高风机效率、扩大其工况范围也是节能减排的重要研究方向之一。本文将通过数值仿真计算的方法，离心风机的气动性能进行模拟和研究，以提高其工作效率，为新型离心风机的研发提供参考。 本文主要以 9-26-14.5D 单级离心风机为研究对象， 利用 Pro/ENGINEER Wildfire5.0软件进行建模，采用 Gambit 软件划分网格，使用 FLUENT 13.0 件进行数值仿真计算并与实验测量数值进行对比，找出适合的数值模拟方法。在掌握合理的数值模拟方法基础上，对风机叶片进行优化设
6、计，并对改进后的风机重新进行数值模拟计算和实验验证。 利用现有实验平台对离心风机进行性能测试， 针对离心风机轴功率无法直接测得的问题，通过测得电机工作电流及电压来间接计算出风机的轴功率，并获得离心风机的工作特性曲线。 根据离心风机内部流动情况，对离心风机进行若干工况的数值模拟，较全面的了解离心风机流量改变对其性能参数的影响。 以提高离心风机效率为目的对风机叶片进行优化，虽然优化后数值仿真与实验结果仍有一定的偏差，但改进前后的压力、流量、功率等变化趋势相同。 对不同离心风机叶轮进口侧盖板的不平整情况进行了数值仿真模拟与分析。 当叶轮进口侧盖板有凹陷时，对离心风机性能影响较大，不平整的位置越靠近叶
7、轮出口，风机的效率下降的越多，当不平整位置靠近叶轮进口时，反而有可能使风机的流量与出口压力有一定提升，但效率还是会下降。对于离心风机叶轮进口侧盖板凸出的情况，在位置和不平整情况基本相同时，凸出情况对离心风机性能的影响要远小于凹陷情况。 关键词：离心风机；数值模拟；实验研究；优化设计；湍流模型 哈尔滨工程大学硕士学位论文 II 单级离心风机气动性能模拟与实验验证 ABSTRACT As one of the most important fluid mechanical, the centrifugal fan is used as essential ventilation equipment
8、 in our daily production and living. How to improve the efficiency of the fan, expand its operating condition range also is an important research of the energy saving. In this paper, I will simulate and study the aerodynamic performance of the single-stage centrifugal fan by finite element numerical
9、 simulation method，in order to improve the design efficiency and design quality of the fan, and provide a reference for new centrifugal fan design. In this paper ,we will take the 9-26-14.5D single-stage centrifugal fan as research subject, use the Pro / Engineer software set the model of the fan, w
10、hich including its import and export pipeline, and use the professional meshing software Gambit meshing to divide the gridding. Finally, the FLUENT 13.0 numerical simulation was compared with the experimental values to determine the most realistic numerical simulation method. On the base of the chos
11、en numerical simulation method, this paper re-designs the blades and compares simulation solution with the experiment. The performance of centrifugal fan was test by using the existing experimental condition. The shaft power of centrifugal fan cannot be directly measured. The shaft power can be calc
12、ulate indirectly through the measurement of motor working current and voltage. And the characteristic curves of centrifugal fan can be obtained at the same time. According to the internal flow of centrifugal fan, some working conditions were calculated in order to get influence of performance parame
13、ters caused by flow rate changes. Blade optimal design has been done to improve the efficiency of centrifugal fans. The results between numerical simulation and experimental still has certain deviation, but the pressure, flow rate, power has the same trend. The numerical simulation and analysis abou
14、t the uneven cover of impeller inlet side have been done. When the impeller inlet side covers has a depression, the influence of centrifugal fan performance make a big difference. The flat position is closer to exit of impeller, the efficiency decreased more. If the uneven location is close to inlet
15、 of impeller, the fan flow rate and exit pressure has certain promotion, but the efficiency will be decrease. When the impeller inlet side covers has an embossment, if the position and uneven situation have the 哈尔滨工程大学硕士学位论文 IV same case, the influence extent of performance is far smaller than the depression condition. Key words: Centrifugal fan; Numerical simulation; Experimental study; Optimization design; Turbulence model. .目 录 I 目 录 第 1 章 绪论 . 1 1.1 研究的意义 .
