离心叶轮进口回流的CFD仿真与实验测试

摘要

在现实情况中,有前盖板的离心叶轮进口密封对整体性能有着非常显著的影响,采取CFD仿真和实验的方法对叶轮进口外盖板与进口管道之前的间隙大小进行研究,最后得出影响的具体大小。

1、模型

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通过调整进口管道与叶轮前盖板之间的距离,来调整间隙的大小,一共计算了两种间隙,3mm,15mm。

计算软件选用Star-CCM+,距离的调整如下图所示。

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2、试验

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3、计算结果

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上图中,有两组交错在一起的曲线,即是实验结果与仿真结果的对比。

下面浅绿色和深蓝色的为管道的曲线,浅绿色为实验的情况,3mm间隙。

上面淡蓝色的为cfd仿真结果,该结果为无泄漏的结果。

深蓝色的曲线为仿真3mm气隙的时候,管道的曲线,而上面土黄色的曲线为仿真3mm气隙的时候,单纯提取风扇进出口的情况所生成的曲线。即风扇的性能为无泄漏的情况。

4、CFD分析

3mm间隙的时候,速度图。

20180727_real_fan_test_3mm_2kgs_Vector Scene 1

3mm间隙的时候,总压云图。

20180727_real_fan_test_3mm_2kgs_total pressure

叶轮转速1000rpm,3mm间隙时,管道入口流量为2kg/s,叶轮出口的流量2.16kg/s,叶轮前盖板泄露量为0.16kg/s,占管道流量的8%。

15mm间隙的流场分布

20180728_real_fan_test_15mm_1500rpm_Vector Scene 1

15mm间隙的时候,总压云图。

20180728_real_fan_test_15mm_1500rpm_total pressure

叶轮转速1500rpm,15mm间隙时,管道入口流量为2.04kg/s,叶轮出口的流量3.05kg/s,叶轮前盖板泄露量为1.01kg/s,占管道流量的49.5%。

5、结论

     a、考虑前盖板的泄露非常重要,严重的影响叶轮的性能,与叶轮转速和前盖板间隙有关。

     b、前盖板的间隙越小越好,但由于实际情况的限制,通过CFD的方法也能准确的确定叶轮的性能,可以在前期进行考量。

     c、需要考虑增加前盖板密封的结构。


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