Методика проектирования и разработка энергоэффективных осевых вентиляторов с профилями лопаток специальной формы

• Автор: Московко, Юрий Георгиевич
• Шифр специальности: 05.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Условные обозначения

Введение

1 Обзор литературы

2 Современный метод профилирования осевых вентиляторов

2.1 Кинематика потока

2.2 Расчет лопаточной системы осевого вентилятора

3 Профилирование лопаточных венцов осевых вентиляторов с профилями произвольной формы с использованием метода дискретных вихрей

3.1 Несжимаемый невязкий поток

3.2 Определение характеристик решеток профилей методом дискретных вихрей
3.3 Алгоритм профилирования лопаточных венцов
3.4 Методические указания по использованию метода профилирования
4 Численное моделирование обтекания решеток профилей вязким потоком
4.1 Постановка задачи и метод расчета
4.2 Численные исследования по оптимизации профилей лопаток
севых вентиляторов
4.2.1 Математическое описание профиля произвольной
формы
4.2.2 Теоретическое исследование влияния формы средней линии профиля на характеристики решетки профилей
5 Стенд для аэродинамических испытаний осевых вентиляторов
6 Экспериментальные исследования вентилятора с лопатками с

модифицированными профилями
7 Исследование реверсивных вентиляторов с лопатками с Б-образными профилями
7.1 8-образные профили
7.2 Экспериментальные исследования вентилятора с несимметричными Б-образным профилями
8 Внедрение
Заключение
Список используемой литературы
Приложение

Условные обозначения
р - плотность воздуха; кг/м3;
V- относительный диаметр втулки; п - частота вращения колеса вентилятора, об/мин; и - окружная скорость конца лопаток вентилятора , м/с ; и - окружная скорость на текущем радиусе, м/с;
Яе - число Рейнольдса;
СІ Вт- диаметр втулки вентилятора, м;
О - диаметр колеса вентилятора, м;
м?і ,м>2 - относительная скорость воздуха на входе и выходе из колеса; са,си,сг- осевая, окружная (тангенциальная) и радиальная составляющие скорости, м/с;
са - са1 и, си = си / Ы, сг — сг / Ы безразмерные: осевая, окружная
(тангенциальная) и радиальная составляющие скорости; с,,с2- абсолютная скорость на входе колесо и на выходе из него, м/с; съ - абсолютная скорость потока за спрямляющим аппаратом осевого вентилятора, м/с;
а2 - угол между абсолютной скоростью с2 и окружной скоростью и2, град;
3], &2 >дз - угол входа потока в абсолютном движении между скоростью с і, С2; с2 соответственно, и фронтом решетки осевого вентилятора, град;
Д, Д,, /Зг - угол входа и выхода потока, средний угол потока в решетке в относительном движении между скоростью х?2 и ~Ух соответственно,и фронтом решетки, град;
0~ производительность вентилятора, расход, м3/час;
Р - площадь, ометаемая колесом вентилятора, м2;

Учитывая при этом, что толщина тонкого тела (профиля) сама по себе мало влияет на его несущие характеристики, становится понятно, что невязкая несжимаемая среда является очень удобной моделью для определения несущих характеристик профилей, крыльев и решеток профилей при безотрывном обтекании.
Более того, как показано во многих работах [9,10,], модель невязкого несжимаемого потока может с успехом применяться и при расчетах сугубо отрывных течений. В комбинации с методами расчета пограничного слоя эта модель позволяет установить положение точки отрыва и тем самым смоделировать реальное течение вязкого потока.
3.2. Определение характеристик решеток профилей методом дискретных вихрей
Пусть бесконечная решетка профилей обтекается невязким несжимаемым потоком, имеющим скорость на бесконечности перед ней Щ, направление которого составляет угол а] с касательной к средней линии профиля решетки в передней кромке (рис. 3.1). Будем полагать, что обтекание решетки безотрывное. Для отыскания параметров обтекающего решетку потока в любой точке плоскости течения и на поверхности профиля используем метод дискретных вихрей [11]. Согласно этому методу, воздействие решетки профилей на поток заменяется воздействием на него системы цепочек дискретных вихрей бесконечной протяженности, имеющей угол выноса в системе координат ХОУ, связанной с одним из профилей решетки, равный углу геометрического выноса профилей решетки (5 и шаг, равный шагу решетки /. При этом один из вихрей каждой из указанной цепочек располагается на контуре одного из профилей решетки, например на том, с которым связана система координат ХОУ. Тогда все остальные вихри всех цепочек также будут располагаться на контурах профилей рассматриваемой бесконечной решетки.