木材干燥風機量大從優「山東冠熙」

本文以方案中木材干燥風機的定子葉片為例進行了詳細設計，優化了S1流面葉型，木材干燥風機采用三維葉片技術改善了定子葉柵內的流動。通過三維數值模擬，對S2流面設計中的損失和滯后角模型進行了標定，為葉片三維建模提供了依據。通過與初步三維設計結果的比較，兩種設計方案的氣動參數徑向分布一致，證實了木材干燥風機設計過程中S2流面設計的準確性和可靠性。由于葉尖泄漏流的存在，葉尖壓力比與氣流角（圖中灰色虛擬線圈所示的面積）之間存在一定的偏差，但通過三維CFD的修正，s2的設計趨勢預測了葉尖泄漏流對氣動參數徑向分布的影響；bec在高負荷下，定子根部出現了氣流分離現象，導致了出口氣流角和S2設置的初步三維設計。預測結果略有不同（圖中橙色虛線圈所示的區域）。木材干燥風機利用一條非均勻有理B-sline曲線來描述由四個控制點（紅點）控制的曲線，包括前緣點和后緣點。葉片體由四條非均勻曲面、兩個吸力面和兩個壓力面組成，同時與較大切圓（灰圓）和前緣后緣橢圓弧相切。利用MIT MISES程序對S1型拖纜葉片進行了流場分析。采用B-L（Baldwin-Lomax）湍流模型和AGS（Abu-Ghamman-Shaw）旁路過渡模型描述了過渡過程。5時基本保持不變，說明葉尖間隙形狀的變化對葉片底部到中部沒有影響，但在方案2下，木材干燥風機葉尖間隙高于均勻間隙，而葉片TiP間隙小于均勻間隙。

根據以往對木材干燥風機亞音速定子葉片的研究，前緣彎曲用于匹配迎角[20]，根部彎曲高度為20%，端部彎曲角度為20，頂部彎曲高度為30%，端部彎曲角度為40，如圖18左側所示。彎曲高度和彎曲角度的選擇是基于流入流的流動角度條件：如圖5中藍色箭頭所示，定子葉片的流入角度受上游動葉片的影響，靠近端壁有兩個不符合主流分布趨勢的區域，而彎曲高度末端彎板的T應覆蓋與流動角度匹配的區域；通過三維流場的數值分析，修正了求解S2流面過程中的損失，并通過迭代得到了初步設計方案。末端彎板角度的選擇基于區域和主流流動角度之間的差異。

根據前面的研究，木材干燥風機前緣彎曲的定子葉片可以有效地消除流入攻角，但葉片的局部端部彎曲會導致葉片局部反向彎曲的形狀效應。在保證端部攻角減小的同時，定子葉片端部的阻塞量增大，損失增大。在端部彎曲建模的基礎上，適當疊加葉片正彎曲建模，可以減小端部攻角，保證定子葉片和級間的有效流動。通過實驗設計的方法，得到了合適的前彎參數：木材干燥風機彎曲高度60%，輪轂彎曲角度40，翼緣彎曲角度20，基本符合以往研究得出的彎曲葉片設計參數選擇規則。不同葉柵的吸力面徑向壓力梯度和出口段邊界層邊界的徑向壓力梯度可以很好地進行比較。在帶端彎和正彎葉片的三維復合葉片表面，存在兩個明顯的徑向壓力梯度增大區域，形成從端彎到流道中徑的徑向力，引導木材干燥風機葉片表面邊界層的徑向重排。在套管處理方面，Yang等人[11]發現自循環殼體處理后壓縮機的穩定流量范圍明顯增大，這是由于葉片負荷降低、低能流體吸附能力降低和周向流量畸變能力降低所致。從出口段附面層的邊界形狀可以看出，復合三維葉片試圖使葉片的徑向附面層均勻化，消除了葉片角部區域的低能流體積聚，對提高葉片邊緣起到了明顯的作用。

介紹了一套高負荷木材干燥風機的氣動設計過程，包括參數選擇、葉片形狀優化和三維葉片的設計思想。在此基礎上，完成了高負荷軸流風機壓力比1.20的初步設計，負荷系數高達0.83。其次，在初步設計方案中，通過對木材干燥風機靜葉多葉高處S1流面剖面的協調優化，有效地減少了靜葉損失，提高了風機的裕度。同時，采用三維葉片技術，提高了定子葉片的端部流動，提高了定子葉片端部區域的工作能力。風機裕度由27.1%擴大到48.8%。優化葉頂間隙形狀可以有效地提高軸流風機的性能。采用FLUENT軟件對OB-84動葉可調軸流風機在均勻和非均勻間隙下的性能進行了數值模擬，討論了不同間隙形狀對泄漏流場和間隙損失分布的影響。結果表明，在平均葉頂間隙不變的前提下，錐形間隙風機的總壓力和于均勻間隙風機，區范圍擴大，錐形間隙越大，性能改善越顯著；錐形間隙改變了間隙內渦量場的分布，減少了葉尖泄漏損失，增強了木材干燥風機葉片上、中部的功能力。風機的性能低于均勻間隙的性能。從木材干燥風機中不難看出，端部彎曲定子可以有效地提高裕度，但由于定子損耗的增加，級效率降低了1。錐形葉片的葉尖間隙形狀可以作為提高風機性能的重要手段。

木材干燥風機四種不同結構尺寸的半圓形軸縫。模擬和試驗結果表明，軸向縫處理技術不僅能達到穩定膨脹效果，而且能在設計速度下提率和壓力比。套管壁環對簡單木材干燥風機性能的影響。結果表明，環形結構能有效地削弱葉頂間隙渦，甚至抑制其產生，有效地提高了風機的總壓和效率。全冠、部分冠和加強型部分冠對木材干燥風機氣動性能的影響。結果表明，部分冠形能削弱泄漏流和二次流的強度，與全冠形相比，部分冠形的效率提高了0.6%。Satish Koyyalamudi和Nagpurwala[17]對離心式壓縮機的導葉進行了處理。結果表明，改進后的壓氣機峰值效率降低了0.8%~1%，失速裕度提高了18%，阻塞流量提高了9.5%。葉頂間隙形態的研究主要集中在離心式、軸流式壓縮機和渦輪上，而葉頂間隙形態對軸流風機特別是動葉可調軸流風機性能影響的研究相對較少?？紤]到優化葉頂間隙形狀可以有效地提高風機的性能，對OB-84動葉可調軸流風機在均勻間隙、逐漸收縮和逐漸膨脹等六種非均勻間隙下的性能進行了三維數值模擬。其中動葉面積198萬片，集熱器、導葉面積和擴壓管網格數分別為30萬片、26萬片和32萬片。比較了不同葉尖間隙形狀下的內部流動特性、總壓分布和葉輪作用力，分析了漸縮型和漸擴型。間隙對風機性能影響的內在機理。