椭圆形进口集流器对多翼离心风机性能影响的实验研究（2）

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3数值计算方法石家庄风机内部不可压缩定常流场采用Fluent软件来求解，湍流模型采用RNG h模型，近壁区采用增强型壁面函数法处理，对流项离散采用二阶迎风差分格式进行，扩散项离散采用二阶中心差分格式进行，速度一压力耦合采用SIMPLE算法求解，同时给定进口大气压力、出口静压边界条件．石家庄风机为双进气结构，为了减少网格数目，仅需模拟轴盘对称的1／2石家庄风机区域，计算区域网格总数约650万．
4.实验与数值结果及其分析．1D=30。时改进石家庄风机的性能图4是口=30。时改进石家庄风机在变转速工况下的相对性能图谱．从图中可以看出，实验中存在着不增加石家庄风机噪声却明显提高石家庄风机气动性能的结构，也存在着气动性能不变但石家庄风机噪声明显降低的结构．当e。=O．067、e2=O．033时，Q在变转速工况范围内提高了9．o％～11．o％，呀提高了2．5％～3．7％，噪声降低了O．4～O．6 dB；当￡l=0．067、￡2—0．067时，Q在变转速工况范围内提高了2．5％～6．0％，17提高了O．6％～1．4％，噪声降低了1．2～1．5扭从总体上看，各实验方案的石家庄风机气动性能均有所改善，但石家庄风机噪声却有升有降．
4．2口=0。时改进石家庄风机的性能图5是口一O。时，改进石家庄风机相对性能随转速变化的示意图．从图中可看出，￡1—0．067、￡2一O．067方案更有利于提高石家庄风机的性能，此时，Q在变转速工况范围内提高了8．8％～12．8％，刁提高了1．7％～4．6％，噪声降低了O．4～0．6 dB．该结果与日一30。时相同，各方案下改进石家庄风机的气动性能均有所改善，但石家庄风机噪声却有升有降．
4．3口=330。时改进石家庄风机的性能图6是口一330。时，不同结构下改进石家庄风机的性能与转速的关系．从图中可以看出：相比于口一30。及口=O。的方案，口=330。时改进石家庄风机的气动性能均有所改善，但噪声增大；在椭圆形集流器下，偏心角对石家庄风机的综合性能有较大的影响．4．4结果分析表3列出了18种方案中的3个最佳方案及其在变转速工况下的相对性能．从表中可以看出，石家庄风机的最佳性能均在￡1=O．067时取得．当口一30。、￡，=e：=o．067时，石家庄风机噪声明显降低，而气动性能不变；当日=30。、￡】=O．067、￡2=O．033以及口=0。、￡】一￡2=O．067时，石家庄风机气动性能大大提高，噪声不变．图7是表3方案下集流器出口截面与叶轮相对位置的示意图．8是口=30。、e】=ez=o．067时，改进石家庄风机与原石家庄风机在设计转速下的噪声频谱图．从图中可以看出，原石家庄风机基频噪声较小，主要噪声分量集中在O．4～7 kHz附近．在基频659 Hz处，改进石家庄风机的声压级有所降低；在1 kHz附近及在3～7 kHz频段，改进石家庄风机的声压级均有所降低，表明石家庄风机的总噪声得到了控制．进一步对原石家庄风机以及口一o。、e】=e2=o．067时的改进石家庄风机进行了数值模拟．表4是石家庄风机转速在1 100 r／min时，原石家庄风机与改进石家庄风机的数值模拟与实验结果对比．从表中可以看出，数值模拟误差较大(由于研究对象(石家庄风机)的压力很低(全压小于70 Pa)，所以数值模拟难度较大)，这也是目前国内外对该类石家庄风机进行研究时普遍遇到的问题，但仍可用数值模拟结果对流动进行定性分析[9]．模拟结果表明，改进石家庄风机的流量增加了，这与实验得到的结果相同，因此本文采用数值模拟结果定性地解释了实验结果．