电站动叶可调式轴流风机叶轮动力特性研究

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电站动叶可调式轴流风机叶轮动力特性研究

作者：郭晓彪

来源：《中国化工贸易·中旬刊》2017年第09期

摘 要：在有限元分析方法的基础上，基于流固耦合理论，研究了轴流风机叶轮的静态和动态特性。研究结果表明，叶轮离心荷载的气动载荷和应力和变形分布具有重要的影响，考虑流体-结构耦合作用后，叶轮最大等效应力减小约6%，最大变形位置从尖端尾缘点处的尖端到尖端，

关键词：动叶可调轴流风机；叶轮；流固耦合

电扇在国民经济中占有重要地位，尤其在重工业领域，广泛应用于航空航天、能源、电力、交通等领域。可动叶片可调节轴流式通风机的优点因其范围广、效率高而得到广泛应用。在实际操作风扇叶轮动态负载效应的变化随着时间的推移，空气流通，不稳定和不均匀分布的转子不平衡的转子离心力将导致应力集中和振动，可靠性差，经常出现故障，所以风扇的静态和动态特性对进一步研究具有重要的意义。工程的轴流风机叶片强度计算和振动测试通常采用简化的方法，考虑离心力简化叶片成质量块，考虑到气动载荷将树叶简化成悬臂梁，这种简化会导致较大的计算误差，不利于风机安全准确的预测。 1计算模型 1.1风机流场模型

图1为两级旋翼可调轴流风机的示意图。1是收集器，2是扩散器，R1和R2分别表示第一个移动的叶片，第二个移动的叶，S1和S2分别是第一个和第二个主要的叶片。 图1 动叶可调式轴流风机结构简图

网格划分为最适应力的四面体非结构网格，并利用空间函数对周围区域进行网格划分加密。为了保证电网的数量对计算结果的准确性没有影响，分别为1.195亿、290万、398万，结果通过网格独立验证，验证了526万和630万5个计算网格。考虑计算时间和计算精度，总格栅数为5.26m。其中，网格动叶片的最大比例，两级叶轮是190万年左右，网格数量的第一级的导流叶片和导叶2网格分别43号和280000年和电流收集器网格数量是330000，扩散器的一部分网格号码是320000。在数值模拟中，湍流模型可实现的k-模型，该模型适用于更广泛的流动类型，包括旋转的均匀剪切流、自由流动，空泡流和边界层流动，包括旋转、逆压力梯度，边界层分离、二次流和返回具有良好的模拟效果。 1.2叶轮结构模型