双级动叶可调轴流风机气动噪声及振动特性的模拟研究

来源 :山东大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aini826611
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
双级动叶可调轴流风机以其高效的动叶可调方式在电厂调峰工作中发挥重要作用,节能效果显著。但其一、二级动叶安装角的同步调整改变了风机内流特性,进而影响风机噪声和振动特性。风机的噪声和振动问题既恶化工作生活环境,也影响风机可靠运行。因此,本文以双级动叶可调轴流风机为研究对象,选取五个高效运行的动叶安装角工况(-10°、-5°、0°、5°及10°)开展了研究工作,首先研究了变动叶安装角工况下风机内流特性,而后开展了变动叶安装角工况下风机气动噪声特性的研究,最后通过模态分析研究了动叶片的振动特性,选题具有较大的理论意义与工程应用价值。首先,基于定常流场计算,研究了变安装角工况下风机内流特性。结果表明:随着动叶安装角的增大,风机一、二级动叶吸力面与压力面静压差皆不断增大。在动叶安装角为-5°时,由于前置导叶叶型与一级动叶安装角较为匹配,使得其叶轮区域湍动能上限值在各动叶安装角工况下最小,其值为621.983 m2/s2。其次,基于非定常流场特性研究了变动叶安装角工况下风机气动噪声特性。结果表明:在任一动叶安装角下,一、二级动叶表面压力脉动频域特性均在风机叶频及其倍频处出现峰值,且在叶频处达到最大值。当动叶安装角从10°偏转到-5°时,涡结构尺寸减小且数量减少,而从-5°到-10°的涡结构尺寸增大且数量增加。受旋转动叶的扰动作用,叶轮下游区域所受扰动作用强,导致在任一动叶安装角工况下,风机出口处气动噪声总声压级皆大于风机进口处气动噪声总声压级,增幅为5.77~9.75 dB;沿气流流动方向,从风机集流器到扩压管各监测点总声压级基本呈增长趋势,增长了 15.53~18.61 dB。受流场内压力脉动及周期性涡结构影响,在不同位置处风机气动噪声总声压级的变化规律基本一致,即当动叶安装角从10°偏转到-5°,风机不同位置处气动噪声总声压级不断减小,减小量范围为7.38~15.24 dB。而动叶安装角从-5°偏转到-10°,风机不同位置处气动噪声总声压级略有增加,增幅范围为0.90~2.64dB。任一动叶安装角工况下,不同位置处气动噪声声压级频域特性均在风机叶频及其倍频处出现峰值,且在叶频处达到最大值。最后,研究了单向流固耦合作用下变动叶安装角工况下风机动叶片的振动特性,并进行了动叶片强度分析。结果表明:动叶安装角对动叶片固有频率的影响微弱,而离心力载荷对其影响相对较大。随着动叶安装角从-10°增加到10°,动叶片固有频率略有增加,增幅在1Hz以内。同一动叶安装角工况下,相对于无预应力情况,离心力载荷的施加使得动叶片固有频率有所波动,波动幅值在8Hz以内。在研究工况范围内,由于离心力载荷一定,且气动力载荷的施加对其稍有抵消作用,导致随着动叶安装角的增大,风机一、二级动叶片所受最大等效应力皆不断减小,分别减小了 39.14MPa及40.28 MPa。本研究获得了双级动叶可调轴流风机的气动噪声声压级及其频域特性随动叶安装角变化的演变规律,揭示了动叶安装角与动叶片固有频率及等效应力的关系,可为双级动叶可调轴流风机结构优化设计及噪声与振动控制技术研究提供指导。
其他文献
“双碳”背景下,钢厂绿色转型升级面临众多问题。一方面钢厂碳排放量大,石灰窑烟气CO2浓度为20%左右,部分因煅烧石灰石而产生的CO2,无法通过更换燃料的方式实现CO2净零排放;另一方面炼钢会产出副产物-钢渣,熔融钢渣具有1500℃高温,这部分热量一直未被有效利用;同时钢渣作为建筑材料的利用受制于内部CaO遇水膨胀等问题。本文主要聚焦于基于石灰窑烟气的熔融钢渣气淬固碳同步余热回收工艺的设计、性能研究
学位
随着我国城市化进程的加快,现代化建筑拔地而起,建筑行业使用了大量的胶凝材料。这一方面导致了工业固废的产生量众多、综合利用率低,造成了社会和自然环境污染,急需寻找一种能够实现工业固废高值化利用的绿色处理方式。另一方面,建筑物常被使用在地下和环境恶劣的地方,建筑物体在高度和跨度变大的同时还表现出了重量轻的特征,因此建筑工程中对胶凝材料的要求提高。同时,胶凝材料的生产和使用不仅会消耗自然资源、增加工业固
学位
可凝结颗粒物(CPM)是指在烟道内为气态,排放进大气后,经降温和稀释后,冷凝成的液态或固态颗粒物。它作为一种近几年才被广泛关注的大气污染物,具有排放浓度高、形成的颗粒物尺寸小、成分复杂等特点。现阶段的研究大多聚焦于排放特性,其控制方法多为利用现有的污染物控制设备协同脱除。本文首先研究了 CPM的冷凝特性,表明在EPA Method 202这种通过降温诱导CPM冷凝的过程中,CPM可实现壁面冷凝和空
学位
铁电相二氧化铪(HfO2)作为一种重要的宽带隙、高介电常数的新兴铁电材料,具有稳定的、可以被外加电场逆转的自发极化,被广泛应用于数据存储、光电子器件、太阳能电池、传感器等半导体领域。HfO2导热系数决定其导热能力,对于铁电器件的可靠性和热管理十分重要。半导体材料中热流主要通过声子的扩散运动传递,即晶格热传导。声子扩散时会发生碰撞即声子散射,而声子散射受材料质量、体积、晶格非谐性等结构性质影响。通过
学位
甲醛是常见的VOCs污染物之一,不仅会严重破坏环境而且影响人体健康,尤其人造板厂等工业企业的甲醛污染治理问题日益成为科研工作者的研究重点。在众多治理方式中,催化氧化法能够简单有效的把甲醛分解成无毒无害的CO2和H2O,是目前最有工业应用前景的治理技术。而采用过渡金属催化剂代替贵金属催化剂以节约成本更是重点研究方向。镍价格低廉且在其他催化领域展现出了较好的催化性能,具有很大研究价值。故本文提出了一种
学位
回转式空气预热器作为电厂锅炉尾部重要辅助设备,具有换热效率高、结构紧凑、布置方便灵活等优点,但同时它存在漏风率过高、积灰、低温腐蚀等三大难题,阻碍回转式空气预热器高效换热,影响机组整体热效率。本文主要研究内容包括:本文从漏风和热力特性两个角度着手,应用数值模拟方法对空气预热器开展系统研究。首先,以新疆某660MW机组的三分仓回转式空气预热器作为研究实例,采用多孔介质模型对回转式空气预热器的内部温度
学位
目前,工业源VOCs的大量排放造成的大气污染问题形势严峻。等离子体协同催化技术不仅能够充分利用等离子体的高反应活性和催化剂的吸附、催化特性,而且二者之间可能会产生协同效应,因此会促进VOCs的氧化分解,提高能量利用率,有效控制副产物的浓度。MOFs作为一类新型多孔材料,具有比表面积大、孔结构有序以及丰富的活性位点,成为目前VOCs降解领域的研究热点。MOFs衍生多元金属氧化物由于不同活性组分之间的
学位
随着全球能源消费的飞速增长,能源安全、温室气体排放和空气污染等一系列难题随之产生,传统能源已经很难满足人类生产生活的基本需求。氢能是我国低碳能源战略的重要方向,但如何高效制取氢气是氢能源发展的核心问题。在多种制氢方式中,热化学硫碘循环工艺能够平衡制氢效率与制氢成本,通过引入反应中间物质将水分解拆分成多个基元反应步骤,被认为是最理想的制氢方法之一。该工艺的实际过程中,HI分解效率低,需要通过在反应过
学位
铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)是一种革兰氏阴性杆菌,广泛存在于自然界中,是临床最常见的条件性致病菌之一,常引起呼吸道、尿路、伤口和烧伤等多种感染,其中呼吸道感染是该菌引起的最常见的感染,通常会导致肺炎和囊性纤维化。铜绿假单胞菌是抗生素耐药性最严重的病原体之一,其耐药率在全球范围内不断增加,导致患者的死亡率和医疗成本不断提高,常规的抗生素治疗手段的效率正逐渐降低,临床上亟
学位
挥发性有机物(VOCs)和氨气(NH3)是工业生产中常见的两种污染物,多存在于化工园区等开放式场合,对人体健康和环境造成极大危害。但现在尚缺少针对两种污染物综合处理的手段。因此本文提出一种将吸附和催化耦合的吸附/原位催化氧化方法:首先催化剂在常温下吸附VOCs/NH3;待吸附饱和后,提高床层温度以到达催化剂最佳温度窗口,使吸附的污染物被催化氧化为无害的H2O、CO2和N2,从而实现VOCs/NH3
学位