基于CFD的風扇及葉輪流場仿真與優(yōu)化.pdf

1、課題主要研究目標為旋轉(zhuǎn)葉片的性能分析及優(yōu)化，主要研究對象為風扇和葉輪。兩者工作原理基本相同，其工作環(huán)境均為流體介質(zhì)，均為通過旋轉(zhuǎn)對流體做功;不同之處在于工作介質(zhì)的密度與黏度差別，其中風扇工作于空氣中，葉輪工作于液體中。
　　軸流風扇工作于冰箱內(nèi)部，其作用為加快箱體內(nèi)空氣對流循環(huán)和均化箱內(nèi)溫度分布;離心葉輪工作于洗衣機排水泵中，作用為將洗衣污水通過上排水方式排出。針對兩個相似的研究對象，本課題分別完成了以下工作。
　　對于風扇

2、的分析與優(yōu)化工作，首先基于其工作環(huán)境搭建了實驗平臺，同時根據(jù)實驗平臺建立了CFD計算模型。通過實驗分析與CFD計算仿真共同分析了原型風扇在不同轉(zhuǎn)速工況下的工作特性。根據(jù)對原型風扇的性能分析結(jié)果，從扇葉數(shù)量、扇葉安裝角度、扇葉彎曲方向和扇葉截面形狀四個方面對原型提出了優(yōu)化方向。分析結(jié)果顯示，在本課題所研究的工作環(huán)境下，葉片數(shù)量，葉片的彎曲方向，葉尖到扇轂的安裝角度及扇葉截面形狀的優(yōu)化對風扇的性能均有提升作用。通過綜合對比不同參數(shù)下風扇的性

3、能選定了最終優(yōu)化方案。相比原型，優(yōu)化后的風扇在消耗相同的功率下，產(chǎn)生的風量提高了5.8％。
　　對于排水泵葉輪的性能分析與優(yōu)化工作，首先基于泵輪在洗衣機中的工作環(huán)境進行了實驗平臺的搭建。同時根據(jù)實驗平臺建立了計算模型對水泵流場進行CFD分析。通過對比分析實驗與模擬結(jié)果，一方面確定了模擬的可靠性，另一方面也對優(yōu)化方案的提出做出指導。優(yōu)化方案主要從葉片高度和葉片彎曲方向兩方面對葉輪做出了改進。葉片高度的提高使葉輪最高效率點前移到了洗衣