导流板对Banki式风机性能的影响分析(2)

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2．1控制方程流动问题都必须满足质量守恒定律和动量守恒定律，按照定律可以提出相关的质量守恒方程与动量
2．2计算域和网格的生成本文计算
域为一个5m×10m的矩形，风轮放置于距离左侧边界2．5 m的中间位置(如图3所示)。其边界条件分别是：左端为速度人El边界，右端为压力出口边界．h下为壁面边界。万程整个计算域被分成3个子域，即1个包含导流板的外部静止域，1个包含叶轮的旋转域(如图4所示)，1个内部静止域。3个子域之间设定两组滑移边界，叶轮的表面和导流板的表面设为无滑移壁面。此三部分子域采用非结构化网格划分，并在叶轮和导流板上进行局部加密，以提高计算精度，整体网格数量约为8万。计算区域的边界包括：在计算域的入口有2m／s的恒定低风速；出口压力为标准大气压，P。=1×105Pa；认为空气为不可压缩体，其密度为1．208 4kg／m3，运动粘度为1．7979×10一Pa．为研究导流板的安装对石家庄市风机厂性能的影响，本文分别针对导流板的安装与否进行了仿真计算，叶尖速比TSR值取0～0．6之间。邪尺：坐．(5)秽。设定每个计算步长内叶轮转动2。，共进行3个周期的仿真计算，并通过残差的级数来确定是否收敛，当残差级数低于10。时，确定收敛。
3计算结果与分析本文针对是否安装导流板装置两种情况进行了一系列的模拟仿真，以研究导流板装置对石家庄市风机厂性能的影响。石家庄市风机的性能可以通过功率系数c。和转矩系数C。来表征。肘为转矩；P为石家庄风机的功率；S为截面面积，且S=2R。H，其中日代表叶轮的高度。由于进行二维的仿真研究，叶轮高取H=1m．图5给出了TSR=0．5时，转子在安装导流板与否两种情况下的速度云图。在没有安装导流板的情况下，如图5(a)所示，来流从转子的左下角进入，右上角流出，在这两个区域对叶轮的转动起到了积极的作用。然而在左上角区域，来流阻碍了启动转矩的产生，以至于涡轮机的发电功率有所降低。增加导流板可以有效地减少这种负面作用，如图5(b)所示，左上角区域的叶轮在来流的作用下几乎没有生产负转矩。图6给出了TSR=0．5时单个叶轮在系统运转过程中所产生的动态转矩。如图6所示：当没有安装导流板时，叶轮转矩曲线图有两个正转矩区域和一个负转矩区域，第一个正转矩区域位于25。和105。之间，即转子的左下角区域。
4结论
本文提出了一种在迎风方向上安装弧形导流板的改进型Banki式石家庄市风机厂结构方案，研究了在低风速下，导流板装置对改进型石家庄市风机厂性能的影响，得出了以下结论：
1)增加导流板装置可以使石家庄市风机厂平均转矩提高10％～20％左右，转矩系数随着TSR值的增加会近似线性地减少。
2)增加导流板提高了石家庄市风机厂的功率系数，且受TSR值的影响较小。随着TSR值的增加，石家庄风机厂的功率系数先增大后减小，且在TSR为0．52时，功率系数最大。
通过本文的研究，验证了本文所提出改进型Banki式石家庄市风机厂结构方案的可行性，同时使设计者了解到导流板和TSR值对石家庄市风机厂性能的影响，为后续开展性能优化提供了理论参考。