微型风扇叶顶间隙内部流场和静特性计算

来源 :浙江理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a20090907
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微型轴流风扇(叶轮直径D<20.mm,风量Q<100.m3/h)在空调、冰箱、计算机以及电吹风等民用电器以及化工、机械等行业应用十分广泛。受机匣和叶轮特殊结构和尺寸大小的影响,这类风扇在内流现象上也有着许多的不同于其他低压轴流风机的特点。   以微型轴流换热风扇作为研究对象,应用三维粘性数值模拟软件FLUENT对模型进行计算,采用三维雷诺时均Navier-Stokes方程和标准k-ε两方程湍流模型对其内部流场进行模拟计算。将数值模拟和性能试验结果进行了对比分析来检验数值模拟的可靠性,在数值模拟的基础上分析了轴流热交换风扇的出口以及叶顶间隙的流场的静特性:   (1)分析了叶轮尾缘的尾迹的存在以及发展规律,得到尾迹区域宽度和长度以及尾迹区域内流体速度矢量在轴向、径向、切向分量的分布变化规律。   (2)分析了微型轴流风扇叶顶间隙对风扇性能的影响,以及叶顶泄露涡流随间隙大小的变化规律和发展轨迹,分析结果将会为微型风扇的优化设计以及降噪处理提供一定的依据。   (3)得到了叶顶间隙泄漏流动规律,随叶顶间隙的增大,泄漏流动的形态由泄露射流向泄漏涡流转变,并且涡流强度也随叶顶间隙的增大而迅速增大到最大值;叶顶间隙涡产生于叶轮吸力面近叶顶区域,并朝相同流道叶片的压力面向尾缘方向发展。   微型风扇的内部流场和性能的研究是和流体力学、流体机械、材料学等有关的非常复杂的理论问题,有关的研究历史也较短,得到的结论也很少,而且几乎没有见到数值模拟研究微型轴流风扇内部流场特性的报道。本文的研究成果主要应用于微型风扇的内部流场特性分析,并可为其性能改善和降噪处理提供一定的理论依据。
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