离心—轴流组合式清粮风机流场的数值模拟与试验研究

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针对传统离心式风机出风口气流沿叶轮宽度方向分布不均匀性的情况,本文采用离心、轴流相结合的结构,设计一种离心—轴流组合式清粮风机,采用标准κ-ε湍流模型对离心—轴流组合式清粮风机的流场进行了数值模拟。最后通过对组合式风机进行台架试验研究,研究结果表明:1、离心—轴流组合式清粮风机(宽径比为2.57)的出风口风速的分布比传统离心风机的出风口风速的分布要均匀,其标准差为0.5727,变异系数为5%。且风速分布两端较低,中间较高。2、将组合式风机的宽径比增大到4.47后,通过测量不同转速下的出风口风速情况进行单因素试验,方差分析结果表明:风机转速对出风口风速分布不均匀性的影响不显著。风速分布的稳定性系数较高,其风速分布仍是两端较低,中间较高。3、在转速相同的条件下,测试离心-轴流组合式清粮风机在蜗壳中间位置开口和不开口的两种状态下,其出风口截面的气流速度情况,发现蜗壳中间位置开口的组合式风机的标准差为1.4386,稳定性系数为60%,其风速分布情况是比不开口的组合式风机的风速分布情况要好,中间和两端的速度差异得到减小。4、对出口风速流场里各点流速的测试,并将该数据与仿真结果数值利用t-检验进行检验,结果发现两组数据差异不显著,表明通过ANSYS对其进行的数值模拟仿真结果是可靠的。
摘要第4-5页
Abstract第5页
第一章 绪论第9-13页
    1 研究背景及意义第9-10页
    2 国内外研究现状第10-11页
    3 研究目的与内容第11-13页
第二章 风机理论基础及数值模拟理论概述第13-24页
    1 风机理论基础第13-17页
        1.1 轴流风机与离心风机的工作原理分析第13页
            1.1.1 轴流风机的工作原理第13页
            1.1.2 离心风机的工作原理第13页
        1.2 风机性能参数第13-15页
        1.3 清粮风机的有关理论第15-17页
    2 计算流体动力学基本原理第17-23页
        2.1 计算流体动力学(CFD)简介第17-18页
        2.2 湍流模型及其数值解法第18-22页
            2.2.1 湍流数学模型概述第18-20页
            2.2.2 标准k-ε模型第20-21页
            2.2.3 湍流数值解法第21-22页
        2.3 有限元方法介绍第22-23页
    3 ANSYS软件介绍第23-24页
第三章 组合式风机风速流场模型建立第24-40页
    1 建立几何模型第24-26页
        1.1 组合式清粮风机模型的建立第25页
        1.2 解析假定第25-26页
    2 计算网格的划分第26-33页
        2.1 网格划分技术概述第26-28页
        2.2 三维非结构化网格的生成第28-31页
            2.2.1 Delaunay三角化方法第28-29页
            2.2.2 阵面推进法第29-31页
        2.3 网格质量优化第31-33页
        2.4 计算网格和计算区域第33页
    3 边界条件第33-38页
        3.1 边界条件概述第33页
        3.2 流动进口边界条件和流动出口边界条件第33-34页
        3.3 壁面条件第34-38页
            3.3.1 近壁区流动的特点第34-35页
            3.3.2 壁面函数法第35-37页
            3.3.3 粗糙度对计算的影响第37-38页
        3.4 计算条件和边界条件的确定第38页
    4 数值模拟系统误差分析第38-40页
第四章 风机流场数值模拟结果分析第40-47页
    1 计算结果读取第40-41页
    2 风机流场数值计算第41-47页
        2.1 参数设定第41页
        2.2 两截面静压等值线分析与比较第41-42页
        2.3 两截面动压等值线分析与比较第42-43页
        2.4 两截面总压等值线分析与比较第43-44页
        2.5 两截面湍流强度分析与比较第44-45页
        2.6 两截面速度分析与比较第45页
        2.7 出口截面速度分析第45-47页
第五章 组合式风机气流场试验研究第47-57页
    1 探索性试验第47-49页
    2 组合式风机试验第49-56页
        2.1 试验材料第49-51页
            2.1.1 试验样机结构和工作原理第49-50页
            2.1.2 试验测试装置第50-51页
        2.2 试验方法第51页
        2.3 测试结果与分析第51-56页
            2.3.1 不同转速对风速分布的单因素分析第51-55页
            2.3.2 风机蜗壳结构改变对出风口风速均匀性的试验研究第55-56页
    3 模拟结果验证第56-57页
第六章 结论与建议第57-58页
    1 结论第57页
    2 建议第57-58页
参考文献第58-61页
致谢第61-62页
作者简介第62页
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