






GAMBIT软件用于干燥机风机模型建立和网格生成。考虑到干燥机风机叶片翼型结构的复杂性和顶部区域的三维流动,首先选择三角形网格划分叶片顶部,并利用尺寸函数对网格进行细化,以保证干燥机风机网格质量。其它区域的网格划分为动叶区域网格作为参考,采用结构化/非结构化混合网格。为了保证精度和网格***性,对原风机在216万、245万、286万和337万网格条件下的性能进行了模拟。结果表明,随着网格数量的增加,总压和效率逐渐接近样本值,337万和286万网格的总压和效率偏差分别为0.085%和0.024%。综合模拟精度和网格数确定了所用的总网格数。从出口段附面层的边界形状可以看出,复合三维叶片试图使叶片的径向附面层均匀化,消除了叶片角部区域的低能流体积聚,对提高叶片边缘起到了明显的作用。这个数字是286万。其中动叶面积198万片,集热器、导叶面积和扩压管网格数分别为30万片、26万片和32万片。在模拟叶尖间隙形状的变化之前,将原始风扇的模拟结果与参考文献中的干燥机风机性能进行了比较。结果表明,在33.31-46.63m3_s-1流量范围内,总压和效率的平均相对误差分别为3.0%和1.5%,表明结果能够反映风机的实际性能。
干燥机风机叶尖涡度的增大可以有效地阻碍泄漏流的通过,使干燥机风机泄漏流与主流混合造成的损失减小,叶片前缘泄漏量的增加小于中、后缘泄漏量的增加。总体上,漏风量减少,提高了风机的性能。这与参考文献中得到的前、后缘对干燥机风机总压损失系数的影响是一致的。随着间隙的逐渐增大,叶顶前部的涡度强度增大,后缘的涡度强度减小,总体变化较小,泄漏量略有增加。叶片吸力前缘中部涡度强度略有增加,沿弦长方向吸力面中部和后部涡度强度基本不变。干燥机风机叶片前缘附近的涡度强度急剧增加。这是由于前缘点高度的变化导致的叶尖流动角度的变化。在干燥机风机叶片前缘形成了C形轴向速度分布,在翼型阻力的作用下,流入流的轴向速度减小,形成了一个低速区。前缘点涡度强度的增加阻碍了吸力面附近的流入,也降低了主流与泄漏流的混合程度。虽然方案6的进风速度有所降低,但由于叶顶和后缘附近的涡度强度降低,干燥机风机效率总体降低,相应的泄漏面积和泄漏流量增大。轴向速度分布可以反映转子叶片流道内的流动能力和分离尾迹区的特征。因此,转子叶片出口轴向速度分布的径向分布如图6所示,用于分析流量。由于叶根和叶顶端壁附件的附面层较厚,导致流体流过该区域后的轴向速度较小,而叶顶附件又因泄漏存在使轴向速度进一步减小。
干燥机风机在0.05lt;rlt;0.4的范围内,a的变化很小。当0.4lt;rlt;0.85时,_a逐渐增大,在85%叶高时达到较大值,说明该区域具有更大的机械能和更强的循环能力。与均匀间隙相比,方案2和方案6的叶尖间隙形状在0lt;rlt;0.5时基本保持不变,说明叶尖间隙形状的变化对叶片底部到中部没有影响,但在方案2下,干燥机风机叶尖间隙高于均匀间隙,而叶片TiP间隙小于均匀间隙。这是由于叶尖涡度强度增大,泄漏流减弱,叶片前缘涡度明显增大和减小。减轻了主流与泄漏流的相互作用,削弱了泄漏涡的强度,增强了叶片中上部的流动能力,增加了获得的能量。针对叶片高度方向的不均匀进口流动情况,在详细设计中采用了端部弯曲技术来匹配定、转子叶片之间的流动角。在方案6中,在0.5lt;rlt;0.85的范围内,均匀间隙也略有增大,但接近较大的速度明显减小。这是由于叶尖涡度强度随间隙的均匀变化而略有变化,对泄漏流影响不大,而叶尖前缘涡度强度显著增大,导致叶尖a减小,总流量减小,能量降低,从而提高了风机效率。ENcy略有下降。也就是说,为了更直观地反映干燥机风机叶顶间隙形状变化对叶顶附近速度场的影响,90%叶片高度截面的轴向速度分布如图7所示。
在干燥机风机叶片前缘形成了C形轴向速度分布,在翼型阻力的作用下,流入流的轴向速度减小,形成了一个低速区。吸入面沿转子旋转的相反方向形成横向压力梯度。根据机翼理论,通过吸力面的速度高于通过压力面的速度,吸力面后缘形成高速区。进一步讨论了动叶区中间流动面内的总压力分布。分析了在设计流量下动叶区中流面内的总压分布。由于干燥机风机叶片压力面所做的工作,压力面上的总压力明显高于吸力面上的总压力,总压力沿动叶片旋转方向由压力面逐渐下降到吸力面。其次,在初步设计方案中,通过对干燥机风机静叶多叶高处S1流面剖面的协调优化,有效地减少了静叶损失,提高了风机的裕度。总压逐渐升高,但吸入面略有变化。这是因为当气流通过叶栅时,从吸力面到相邻叶片压力面的离心力沿叶片高度逐渐增大。为了抵消离心力的影响,将叶片设计为扭曲叶片后,沿叶片高度方向产生横向压力梯度,使两个力达到平衡,吸力面附近有一个负压区。由于干燥机风机叶片的吸入面和压力面之间的压差较大,位于压力侧的流体通过叶尖间隙流向吸入面,导致叶尖间隙中的泄漏流。泄漏流与主流相互作用,产生较大的泄漏损失。