【正文】 （ 分類號(hào) : 學(xué)校代碼 : U D C : 學(xué) 號(hào) : 碩士學(xué)位論文 類 別：全日制碩士研究生 題 目：軸流風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)要素對(duì)性能影響的數(shù)值研究 英文題目： The Numerical Research on Performance Effect for Design Elements of Axial Flow Fans 學(xué)科名稱：熱能與動(dòng)力工程 二○一四年 四 月 原 創(chuàng) 性 聲 明 本人聲明：所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 及其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。 學(xué)位論文作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 日 期： 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)有權(quán)將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容保留并向國(guó)家有關(guān)機(jī)構(gòu)、部門送交學(xué)位論文的復(fù)印件和磁盤，允許編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，也可以采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。為保護(hù)學(xué)校和導(dǎo)師的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，作者畢業(yè)后涉及該學(xué)位論文的主要內(nèi)容或研究成果用于發(fā)表學(xué)術(shù)論文須征得內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)就讀期間導(dǎo)師的同意，并且版權(quán)單位必須署名為內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)方可投稿或 公開發(fā)表。 本學(xué)位論文屬于 保密 □，在 年解密后適用本授權(quán)書。 不保密 □。 （請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“ √ ”） 學(xué)位論文作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 日 期： 內(nèi) 蒙古工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘 要 軸流風(fēng)機(jī)在工業(yè)和生活中的應(yīng)用極為廣泛， 同時(shí) 也消耗大量能源。隨著我國(guó)面臨越來(lái)越大的環(huán)境治理和節(jié)能減排壓力，研制開發(fā)和使用高效風(fēng)機(jī)產(chǎn)品將是通風(fēng)機(jī)行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域。 T35型軸流通風(fēng)機(jī)是我國(guó) 使用了多年的通風(fēng)換氣產(chǎn)品，其應(yīng)用范圍也很廣，但現(xiàn)有的 T35風(fēng)機(jī)效率還偏低?；谀壳?T35軸流風(fēng)機(jī)效率偏低的現(xiàn)狀， 本文 利用工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 研發(fā)了 新 T35軸流風(fēng)機(jī)， 并且 研究 了 幾個(gè)重要設(shè)計(jì)要素對(duì) 其 性能的影響。 本文首先介紹了軸流 通風(fēng)機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)的工程方法特別是葉片 設(shè)計(jì)， 然后敘述 了 其進(jìn)行風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能模擬的整機(jī)三維流場(chǎng)數(shù)值模擬方法， 包括數(shù)值建模、網(wǎng)格劃分、邊界條件設(shè)置、收斂判據(jù)等，并進(jìn)一步探討了軸流風(fēng)機(jī)在不同數(shù)值建模、不同風(fēng)機(jī)出口靜壓后處理以及不同邊界條件設(shè)置下的性能計(jì)算結(jié)果的差異。通過(guò)采用合適的建模方式和 數(shù) 值模擬 后處理使得數(shù)值模擬結(jié)果可以與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較。通過(guò)網(wǎng)格試驗(yàn)得到了該風(fēng)機(jī)的整機(jī)數(shù)值模擬網(wǎng)格，為后續(xù)討論 T35軸流風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)要素對(duì)其性能的影響奠定了基礎(chǔ)。 其次，本文在已有 T35軸流風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上得到了新 T35軸流風(fēng)機(jī) 的 設(shè)計(jì)雛形，同時(shí)對(duì)已有氣動(dòng)設(shè)計(jì)程序中的輸入輸出格式和部分經(jīng)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后的程序不僅具有 了 高效靈活的特點(diǎn)，而且其可以很好的與后續(xù)的數(shù)值模擬進(jìn)行銜接。在此基礎(chǔ)上本文通過(guò)對(duì)新 T35軸流風(fēng)機(jī)的三維數(shù)值模擬，研究了該風(fēng)機(jī)的輪轂比、流型系數(shù)、葉片前傾和葉片前掠等設(shè)計(jì)要素對(duì)其性能的影響。 最后 通過(guò)上述研究得出結(jié)論 為 ：①隨著輪轂比的增大風(fēng)機(jī)全壓 會(huì)先略 增大而后減小，隨著輪轂比的增加風(fēng)機(jī)效率大體上 會(huì) 逐漸減小。②風(fēng)機(jī)全壓會(huì)隨著流型系數(shù)的增大先增大后減小而后再增大，風(fēng)機(jī)效率會(huì)隨著流行系數(shù)的增大先增大而后減小。③隨著葉片前傾角的增大 ， 風(fēng)機(jī)全壓和風(fēng)機(jī)效率 均 會(huì)減小。④風(fēng)機(jī)全壓會(huì)隨著葉片前掠角的增大先微減小后增大而后減小，風(fēng)機(jī)效率會(huì)隨著葉片前掠角的增大而波動(dòng)性遞增。本文對(duì)以上的設(shè)計(jì)要素分析表明， T35軸流風(fēng)機(jī)最佳的設(shè)計(jì)是輪轂比為 ，流型系數(shù)為 ，不適宜采用前傾，應(yīng)該采用的 是 前掠。該設(shè)計(jì)方案下 T35軸流風(fēng) 機(jī)的性能比舊 T35軸流風(fēng)機(jī)的性能要好，其風(fēng)機(jī)全壓增加了 Pa，風(fēng)機(jī)的效率提高 了 %。 關(guān)鍵詞 : 軸流風(fēng)機(jī) ； 設(shè)計(jì)要素 ； 數(shù)值模擬；性能 影響 內(nèi) 蒙古工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 Abstract Axial flow fans have extensive application in industry and life, they also consume abundant energy. As our country is under increasing pressure of environmental governance, energy conservation and emission reduction, fan industry focus on the fields which are researching, developing and using highefficiency fan products. The T35 axial flow fan is a kind of ventilation product used for many years in our country, its application range also is very wide, but the existing T35 fan efficiency is still not high. Based on the current situation of inefficient T35 axial flow fan, this article developed the new T35 axial flow fan by using engineering design experience and modern design methods and studied the performance effect of several important design elements for it. Firstly， this article introduced engineering method of axial flow fan pneumatic design especially including vane design, then described the whole machine threedimensional flow field numerical simulation method in conducting fan aerodynamic performance simulation, including numerical modeling, meshing, boundary conditions, convergence criterion and so on, and further discussed the performance calculation results difference of the fan under different numerical modeling, different fan outlet static pressure postprocessing and different boundary condition settings. The numerical simulation results can be pared with the measured results by adopting the appropriate modeling and numerical simulation postprocessing. The whole machine numerical simulation grids of the fan is obtained by grid tests, so it is of important foundation for subsequent discussing performance effect of the T35 axial fan’s design elements. Secondly, the article got a new T35 axial flow fan design prototype on the basis of the existing T35 axial flow fan, meanwhile improved input format, output format and partial experience parameter settings for the existing pneumatic design procedure. The improved procedure not only has the characteristics of highefficiency and flexibility, and it can primely link up subsequent numerical simulation. On the basis through conducting threedimensional numerical simulation of the new T35 axial flow fan, this article studied fan performance effect because of the fan’s design elements such as hub ratio, flow coefficient, forward lean, forward swept and so on. Finally, through the above research, the conclusions are: Firstly, fan pressure increases 內(nèi) 蒙古工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 slightly at first and then decreases with the increase of hub ratio, fan efficiency gradually decreases by and large with the increase of hub ratio. Secondly, fan pressure increases at first and then decreases and increases at last with the increase of flow coefficient, fan efficiency increases at first and then decreases with the increase of flow coefficient. Thirdly, fan pressure and fan efficiency decreases with the increase of forward lean angle. Finally, fan pressure decreases slightly at first and then increases and decreases at last with the increase of forward swept angle, fan efficiency volatility decreases with the increase of forward swept angle. Through the analysis of the above design factors, the conclusions are: the T35 axial flow fan’s best design is that hub ration should be , flow coefficient should be , forward Lean blade is not suitable for it, forward swept blade is suitable for it. The performance of the T35 axial flow fan in the design scheme is better than the old T35 axial flow fan, the results show that total pressure is increased by and total pressure efficiency is increased by %. Key words: Axial flow fan； design elements； Numerical simulation； performance effect 內(nèi) 蒙古工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 目 錄 第一章 緒 論 ...........