双凹槽叶顶结构下的轴流风机性能及叶片振动特性研究
AST系列动叶可调轴流风机通用说明书
使用说明书——AST系列一次风机通用部分沈鼓集团沈阳鼓风机通风设备有限责任公司目 录1用途2风机结构简介2.1 转子总装2.2 轴承组2.3 定子部件2.4 自控调节系统2.5 挠性联接3风机的安装3.1 基础3.2 安装和检修时的起吊设备3.3 平台和扶梯3.4 定子部件的安装3.5 轴承组的安装3.6 轮毂部的安装3.7 叶片的安装3.8 叶顶间隙的限值与调整3.9 液压调节部分的安装3.10 伺服马达的安装3.11 叶片角度的调整3.12 挠性联接的安装3.13 联轴器的安装3.14 仪表的安装3.15 管网调节对风门的要求4风机的试运转4.1 试运转前的检查项目4.2 启动4.3 试运转期间的测量项目4.4 停机5风机的运行5.1 风机的启动及停机程序5.2 运行中的报警5.3 风机并联运行注意事项5.4 风机的润滑5.5 液压系统的液压油5.6 液压调节机构的运行6常见故障与分析7风机的检修7.1 液压调节部分7.2 轮毂及叶片7.3 调节驱动装置7.4 主轴承及油管路8说明书附图1用途本产品系沈阳鼓风机厂，按丹麦NOVENCO公司V ARIAX大型轴流风机专有技术制造的动叶可调轴流通风机系列产品之一。
适用于大型电站锅炉一次风系统。
该产品技术先进，具有运转中可调节叶轮叶片角度和风机效率高的特点。
同时由于高效率区域宽广，变工况下运行经济、节能显著。
另外，结构设计合理，运行时噪音低，安全可靠。
2风机结构简介风机主要由转子总装、轴承组、进气箱、主体风筒、中导风筒、扩散器、液压调节管路、自控调节系统、联轴器、挠性联接和底座等组成。
另外，为了进行噪声控制，我公司可以为风机成套供应消声器。
2.1 转子总装转子总装部分包括轮毂部、叶片、液压调节机构、调节拉叉和调节驱动装置。
轮毂部和叶片组成叶轮（本风机有双级叶轮）。
轮毂部内叶片调节机构与液压调节机构相连。
调节叶片角度时，由风机外部的伺服马达带动调节驱动装置，经调节拉叉使液压机构动作，推动轮毂部的调节机构转动叶片。
轴流风机技术说明
轴流风机技术说明8.1采用规范与标准设备及施工技术所涉及的产品标准规范、工程标准规范、验收标准规范等应遵照（但不限于）下列技术标准和规范。
出现两个标准不一致，或本技术规格书所使用的标准与供货商所使用的标准不一致时，除非特别说明，应按较高标准执行，并且所有标准采用合同生效时的最新版本。
《通风机基本型式尺寸参数及性能曲线》（GB/T 3235）《工业通风机尺寸》（GB/T 17774）《消防排烟风机耐高温试验方法》（GA 211）《工业通风机用标准化风道进行性能试验》（GB 1236）《声学、风机和其它通风设备辐射入管道的声功率测定、管道法》（GB/T 17697）《空调风机噪声声功率级测定—混响室法》（JB/T 10504）《工业通风机现场性能试验》（GB/T 10178）《一般用途轴流通风机技术条件》(JB/T 10562)；《通风机转子平衡》（JB/T 91014）《工业通风机叶轮超速试验》( JB/T 6445)《风机包装通用技术条件》(JB/T 6444)《工业通风机噪声限值》( JB/T 8690)《通风机振动检测及其限值》（JB/T 8689）《空调用通风机安全要求》（GB 10080）《风机和罗茨鼓风机噪声测量方法》（GB/T 2888）8.2技术要求整体技术要求（1）风机表面应清洁、平整、无碰伤、划痕及锈斑；漆层牢固、色泽均匀一致，无起泡、缩皱和剥落现象。
（2）电机为内置式。
（3）风机由机壳、叶轮、电机、软接头、电源接线盒等组成，吸风端无接管的风机需设置集流器和入口网罩。
（4）风机应为高效、低噪声设备。
（5）排风机（兼排烟风机）、排烟风机具有耐高温280℃、持续运行1h的功能要求。
（6）风机出口最大风速不超过17m/s。
（7）风机电机的底座及支架应有特别的锁紧及固定以保证安全可靠。
（8）在额定转速的工作区域内，风机的实测空气动力性能曲线与提供的性能曲线偏差应满足一下要求：（9）在额定流量、压力下，风机的流量、压力最大偏差不大于±5%，风机效率最大偏差不大于3%，噪声达到《工业通风机噪声限值》JB/T8690要求。
基于ABAQUS的轴流风机叶片强度与模态分析
风 机被 广 泛 应用 于 能 源 、 冶金 、 化 、 通 石 交 等领 域 。大 型轴流风 机技 术含 量高 ， 开发 、 制造
榫 槽 接触 面 上 的整 体接 触 应力 不 是很 大 ， 是 但
采 用 弯扭 叶片后 ， 局 部尤 其 是榫 头 的 转 弯接 在
难 度 大 ， 衡 量 一个 国家 重大 装备 制 造 业发 展 是 水 平 的标 志性 设备之 一 。叶轮 是轴 流风机 的核
４９ ５ ９ ．２ ６３ ８ ７ ．１
图 ２ 边 界 条 件
８
９ １ Ｏ
４ 有 限 元 模 型 的 强 度 分 析
该 轴 流 风 机 转 速 为 ５２ ０ｒ ｍｉ ５ ４ ３ ０ ／ ｎ（ ４ ． ｒｄ ｓ ， 转 动 过 程 中各 级 叶 片 承 受 转 动 所 产 ａ／）在
荷 的预应 力 。为 了精确 得 到离 心 载荷 下 模 态 ， 这 里 采用 考 虑 大变 形 的非 线 性计 算 ， 即考 虑变
形 后 的受 力 状 况 。
首级 叶 片 转 速 为 ２ ， Ｏ ， ０ ， ０ ， ０ ４ ６ ８ １０ ，２ 时 的动频 如表 ２所示 。 ０ １０
０３ ．
密度
￣ ｃ
用有 限元法 对 三维结构 空 间离散 进行强 度振 动
分析 。
ｍ 。 乱 ２ ＭＰ ／ ａ ） ／ ａ ＭＰ ≥６５ ５ ≥７５ ３
ｇ
７８ ．
１ 叶 片 的 结构 及 材 料 参 数
叶轮 的结 构如 图 １ 示 ， 所 叶轮高 速旋 转时 ， 由于 离 心力 和气 流 力 的作 用 ， 叶片会 产 生 较 大 切 向应 力 和径 向应 力 ， 该应 力 作用 下 可 能会 在
宽弦风扇叶片振动分析强度与振动
141.55 156.55 178.06 202.87 228.34 300.92 301.96 305.08 310.31 317.85 328.04 302.32 305.42 310.64 318.15 328.31 366.54 371.86 387.07 410.21 438.63 469.64 372.21 387.42 410.56 438.98 469.99
－ 6 －
算得到。 发动机的工作状态是变化的，飞行速度和高度不同，则进入发动机的空气温 度，压力和流量都会改变，发动机的转速也时常发生改变。这些都将引起风扇 叶片上所受的负荷发生变化。因此风扇叶片上的应力情况将随发动机的不同工 作状态而变化，本文仅选取风扇叶片最可能出现危险情况的一种工作状态:低空 低温高速飞行状态，进行静力分析和强度校核。 根据某型发动机的设计要求，当发动机处在低空低温高速飞行状态时，部分 工作参数如表 3 所示。 表 3 发动机工作参数表 飞行高度 飞 行速 度 发动机转速 N1 风 扇 进 口 空 气 风 扇 进 口 风 扇 出 口 H
4600kg / m3
弹性模量
1.068 1011 N / m2
泊松比
0.32
屈服强度
825MPa
抗拉强度
895MPa
1.2 网格模型
对模型进行有限元网格划分，对于叶片进行整体网格划分，设置最小化分单 元为 0.5mm，其中叶片包含 121669 单元，192596 节点。空心叶片 91496 单元， 182997 节点。窄弦叶片 87140 单元，138560 节点。
－ 10 －
一阶
二阶
－ 11 －
三阶
四阶
－ 12 －
五阶
六阶 （1）模态计算结果见表 4，由各阶振型可知:1 阶、2 阶、4 阶等振型叶片上 出现横节线，为各阶弯曲振动; 3、6 阶振型叶片上出现纵向节线，为各阶扭转 振动。 5 阶等振型叶片上出现不规则节线，为局部高阶复合振动模态。叶片整 体振动位移以弯曲振动为主，最大挠度发生在前缘叶尖处。这使得在前缘附近 易发生气体分离，影响风扇效率。各转速下的振型非常接近。
发动机冷却风扇周向弯曲叶片噪声优化设计
AUTO PARTS | 汽车零部件发动机冷却风扇周向弯曲叶片噪声优化设计徐蕴婕 贺航 肖凯泛亚汽车技术中心有限公司 上海市 201201摘 要： 介绍了汽车发动机冷却风扇性能CFD仿真方法，对已有的冷却风扇进行数值模拟，并对比实验数据验证仿真可靠性。
结合风扇结构参数等因素建立三种不同型式的风扇叶片，讨论了叶片对风扇性能的影响，在不同的工况下对叶轮进行选型，为整车冷却风扇的优化匹配提供了依据。
关键词：冷却风扇 CFD 改型设计1 前言随着汽车工业的迅速发展，环保法律法规及汽车油耗标准的日益严格,消费者对于汽车动力性能和舒适性的追求也在不断提高，冷却风扇作为冷却系统主要部件，其散热性能和噪声大小对整车的热管理及NVH指标有着重要影响。
因此，对风扇气动性能以及噪声特性进行研究，并对现有风扇的设计优化具有重要的工程价值。
自20世纪40年代以来，扭曲叶片开始应用到轴流风机领域，扭曲叶片设计大大提高了轴流风机的气动性能。
60年代初，哈尔滨工业大学的王仲奇教授和前苏联学者费里鲍夫提出了应用于航空领域的弯扭叶片联合气动成型方法，弯掠风叶可控制径向压力分布和二次流分布，不仅大幅度提高风机的气动-声学性能，还能显著扩大稳定轴流风机工作区间，弯掠叶片设计成功的运用到汽轮机和航空发动机上。
MG.Beiler[1]采用数值方法研究了弯扭叶片的内部流场，并通过实验测试研究表明，前弯叶片可以改善流场分布，显著提高风机的气动性能和声学性能。
Fukano[2]对前弯和后弯叶片进行了实验研究，证实弯掠叶片可有效改善叶片尾流情况。
近年来，国内外学者对于轴流风机弯掠技术进行了大量的研究分析，上海交通大学钟芳源[3]教授将弯掠叶片设计应用于低压轴流风机，进行了数值模拟和试验测试的研究工作，并将弯掠叶片的小型风扇应用到家用电器中。
王军，于文文[4]等人，利用通过数值模拟和变型设计方法，筛选出高性能的弯掠叶片，并应用到变压器冷却领域中。
李杨[5-6]等针对通用型轴流风扇叶片，采用CFD计算风扇流场，利用人工神经网络BP算法和遗传算法相结合，对叶片前弯角进行优化。
两级动调轴流风机振动大原因分析及防范措施
两级动调轴流风机振动大原因分析及防范措施摘要：随着人类工业的不断发展进步，动调轴流风机凭借其稳定的性能和灵活的出力调节得到广泛青睐，在一些工况矿企业、火力发电厂中得到广泛应用，特别是在大型火力发电厂中，轴流风机一般都承担输送煤粉的重任。
风机运行中的振动故障最难于判断，且停运下来处理会对机组的负荷、运行操作等带来极大风险。
本文主要对豪顿华生产的型号为ANT-1960/1400F1495型双级动叶可调轴流风机振动的主要原因及处理措施进行介绍。
关键词：轴流风机振动防范引言在火力发电企业中，电是通过风机将煤粉送到锅炉内部进行燃烧，锅炉给水吸收热量产生合格的蒸汽从而推动汽轮机和发电机，将热能转化为动能再变为电能的过程。
风机作为锅炉的重要辅机，其承担着输送锅炉燃烧需要的煤粉的艰巨任务，特别是在采用正压直吹的锅炉中显得尤为重要，风机是否能可靠运行直接关系到机组能否长期安全可靠运行。
一、该型风机概述豪顿华生产的型号为ANT-1960/1400F1495型双级动叶可调轴流风机跟国产的两级动调风机结构大同小异，调节的原理也基本相似，每级动叶各22片，一、二级动叶通过连杆定位，由液压油缸进行驱动，风机采用强制润滑冷却方式，液压油通过旋转油封传至安装在二级轮毂上的液压油缸，在油缸的驱动下带动二级、一级叶片角度同步变化，从而实现风机出力的调节。
1.该型风机振动大的主要可能原因分析1.风机失速或者喘振风机压力和运行电流突然降低，振动和噪声增大，这一现象称为风机失速。
若系统的容积与阻力适当，在风机发生失速压力降低时，出口烟道内的压力会高于风机产生的压力而使气流发生倒流，同时烟道内压力迅速降低，风机又向烟道输送气体，但因流量小风机又失速，气流又倒流。
这种现象循环发生，这一现象称为风机喘振。
该型风机安装有失速报警装置，风机失速时一般情况下该装置均可以正常报警，但运行时间稍微长一点的风机，可能有的单位将该装置取消，一次风机失速报警就不会在盘上显示。
第四章 轴流风机的设计
• 4．1．1 基元级上的速度三角形 轴流式通风机的基元级是由叶轮和导叶所组成的。一个叶轮与 导叶构成一个级，多级轴流风机可提高压力，但轴流风机一般只有 一级。在不同半径的圆柱面上，由于离心力不同，气流的参数是变 化的，叶片沿叶高方向(径向)是扭曲的。为了研究不 同半径上的流 动，用一圆柱面去切开轴流式通风机的叶轮和导叶剖面，就得到圆 柱面上的环形叶删，可以将其展开成不同的平面叶栅，如图4．2所 示，这种一个平面动叶和导叶所组成的叶栅， 称为基元级，因而级 可以看成是无限多个基元级组成。 • 对于一个基元级，可画出动叶进口1－1及出口2－2处的速度三角形 （图a），因半径R相同，所以u1=u2，且C1Z=C2Z，将进出口速度三 角形画到一起（b）。
• 4．1 轴流式通风机的工作原理和概况 按照我国对通风机的分类方法，风压在 490Pa以下，气体沿轴向流动的通风机称为轴流 式通风机。图4．1所示为轴流式通风机的典型结 构示意图，气体由集流 器1流入，在叶轮2中获 得能量，再流入导叶3，导叶可将一部分偏转的 气流动能转变为静压能，使气流转为轴向，最后 气体流经扩散筒4，将一部分轴向气流的动能转 变为静压能， 然后输入到管路中。 叶轮和导叶组成级。因为轴流式通风机的压 强较低，一般都采用单级，低压轴流式通风机的 压强在490Pa以下，高压轴流式通风机一般也在 4900Pa以下。 因此，与离心式通风机相比，轴 流式通风机具有低压、大流量的特点。
• 目前轴流通风机的设计方法主要有两种，一种是利用单独 叶型空气动力试验所得到的数据进行设计，称为孤立叶型 设计方法；另一种是利用叶栅理论和叶栅吹风试验 成果来 进行设计，称为叶栅设计法。本章主要介绍这两种设计方 法，并对轴流式通风机附属部件的型式和设计方法作简单 的介绍。 5．1 概 述 对于轴流通风机，由于叶栅稠度不大，一般b／t<1， 可以把叶片当作一个个互不影响的孤立叶片而按孤立叶型 法设计,即令Cv`=Cv。这种方法广泛用于低压轴流通风机 的设计。 此法以B．Eck和R．A Wallis的设计资料较为完整。 对于b／t>1的高压通风机，由于叶栅叶型间的相互影 响以及叶栅的扩压性质，使得叶栅的空气动力特性与孤立 叶犁有较大的差别。F．Weinig提出的“干涉系数法”， 引入一个干涉系数
叶顶间隙对轴流泵内部流动及空化性能的影响研究
叶顶间隙对轴流泵内部流动及空化性能的影响研究叶顶间隙对轴流泵内部流动及空化性能的影响研究摘要：轴流泵作为一种重要的水泵设备，在工业生产和农业灌溉中广泛应用。
叶顶间隙是轴流泵内部的关键参数之一，会对其内部流动和空化性能产生重要影响。
本文通过实验和数值模拟相结合的方法，研究了叶顶间隙对轴流泵内部流动及空化性能的影响。
研究结果表明，合适的叶顶间隙能够提高轴流泵的效率和稳定性，减少空化现象的发生。
这对于优化轴流泵的设计和运行具有重要意义。
一、引言轴流泵是一种通过叶轮将流体沿轴向输送的水泵，其流量和扬程都比较大。
在各种工业生产和农业灌溉中广泛应用。
叶轮是轴流泵内部最重要的部件之一，其几何形状和工艺制造精度对泵的性能有着重要影响。
其中，叶顶间隙是叶轮的一个重要参数，影响着轴流泵的内部流动特性和空化性能。
二、实验方法本次实验采用了自行搭建的轴流泵试验台，通过调整叶顶间隙的大小来研究其对泵内部流动和空化性能的影响。
实验中，我们分别设置了不同的叶顶间隙值，并测量了轴流泵的效率、压力特性和流量特性。
同时，采用高速摄影技术对泵叶轮内部流动进行拍摄和分析。
三、结果与讨论实验结果显示，叶顶间隙的大小对轴流泵的性能有着显著影响。
当叶顶间隙过大时，泵的效率较低，流量特性曲线较平缓；当叶顶间隙过小时，泵容易发生空化现象，效率下降明显。
而当叶顶间隙在一个适当范围内时，泵的效率和稳定性得到了提高，空化现象减少。
这是因为适当的叶顶间隙能够减小叶轮与壳体之间的摩擦损失，并提高泵的密封性能。
通过高速摄影的分析发现，在适当的叶顶间隙下，轴流泵内部的流动状态更加稳定，流速分布更加均匀。
而在叶顶间隙过小或过大的情况下，泵内部的流动状态不稳定，容易出现涡流和漩涡现象，导致泵的效率下降。
另外，适当的叶顶间隙还能够减小叶轮叶片与固壁之间的间隙流现象，减少空化的产生。
四、结论本研究通过实验和数值模拟相结合的方法，研究了叶顶间隙对轴流泵内部流动及空化性能的影响。
动叶可调式轴流风机旋转失速研究
动叶可调式轴流风机旋转失速研究发布时间：2021-02-04T11:14:43.323Z 来源：《电力设备》2020年第30期作者：李庆[导读] 摘要：动叶可调式轴流风机具有优良的工作效率并且叶片可调节范围广，所以这类设备被广泛应用于大型发电机组的冷却工作中，但是在实际工作中发现这类设备会出现旋转失速、叶片漂移、喘振等故障，这是由于风机本身调节延滞或者工作环境剧烈变化所引起的，这对于发电机组工作的稳定性影响极大，严重情况下会引起机组毁坏，所以探究风机发生这些故障的根本原因是具有一定实际意义的，本文以大型动叶可调式双级轴流风机作为研究对象，通（大唐国际抚州发电有限责任公司江西抚州 344100）摘要：动叶可调式轴流风机具有优良的工作效率并且叶片可调节范围广，所以这类设备被广泛应用于大型发电机组的冷却工作中，但是在实际工作中发现这类设备会出现旋转失速、叶片漂移、喘振等故障，这是由于风机本身调节延滞或者工作环境剧烈变化所引起的，这对于发电机组工作的稳定性影响极大，严重情况下会引起机组毁坏，所以探究风机发生这些故障的根本原因是具有一定实际意义的，本文以大型动叶可调式双级轴流风机作为研究对象，通过仿真软件对风机的稳态工况进行仿真分析，并从设备角度分析产生失速的原因由此提出改进方案。
关键词：轴流风机；旋转失速；稳态工况；仿真分析1引言随着中国社会发展和人民日常生活的需要，人们对于电力的输送质量和要求也越来越高，这也使得发电机组需要经常性的超负荷运转，为了防止发电机组过热就需要采用多种方式使其降温。
最常见的方法就是采用大功率的风机加速空气流动带走热量[1]，与此同时风机也需要根据发电机组的实际工作需要时刻调整叶片的转速，在频繁调整叶片转速的同时也就导致风机内部风场的不稳定，这是导致轴流风机出现旋转失速的最大诱因，对发电机组的安全运行造成严重的威胁。
旋转失速从流体力学的角度来看实际上就是风机内部的气流量与外界气流量形成冲击，并且在叶片上形成这种冲击，同时进气会在叶片上形成一定冲角[2]，当冲角达到叶片无法承受的临界值时，叶片的非工作面就会出现边界层分离，这种分离效应扩散到整个风机内部产生扰动涡流，这种扰动涡流会充满整个风机流道[3]，这样就使得原来通过流道的气流发生偏转进一步加深风机流场的不稳定性，同时会产生大量的气动噪声，叶片的风压承载区域也会承受更大的载荷。
风电机组叶片无损检测技术研究与进展
风电机组叶片无损检测技术研究与进展风电机组叶片在运行时除了承受气动力作用外，还承受重力、离心力等其他力的影响，再加上雨雪、沙尘、盐雾侵蚀、雷击等破坏，使叶片基体及表面容易受到损伤，这些损伤如未及时发现与维修会导致风电机组发电效率下降、停机，甚至发生损毁等事故。
因此，风电机组叶片损伤检测对保障风电机组安全高效运行、降低风电机组寿命周期内发电成本有重大意义。
01风电叶片主要缺陷、损伤类型及损伤原因风电叶片是复合材料设计制作的特殊结构，其内部结构如图1所示。
其损伤主要原因有：1）疲劳损伤。
风力发电机在长期运行中，由于疲劳作用叶片会出现微小裂缝、裂纹和缺陷等，最终导致叶片的断裂或失效。
2）延迟失效。
当叶片被暴露在恶劣环境下，比如高温、低温、潮湿或强风等条件下，其寿命会显著降低，可能会导致延迟失效。
3）冲击损伤。
当叶片受到外部冲击或碰撞时，容易出现破裂、裂纹和断裂等问题。
4）腐蚀损伤。
当叶片表面受到化学物质、海水或大气污染等因素的侵蚀时，会出现腐蚀损伤，导致叶片性能下降或失效。
5）材料老化。
随着使用时间的增加，叶片材料的力学性能逐渐下降，这可能会导致叶片的失效。
图1图1 风电叶片内部结构示意风电叶片局部损伤风电叶片的局部损伤通常指在使用过程中，叶片某些区域出现了裂纹、划痕、腐蚀等问题。
这些损伤可能会影响叶片的性能和可靠性，甚至危及风力发电系统的安全。
1叶片表面裂纹叶片运行进入中期后，叶片表面受疲劳载荷作用容易产生裂纹，尤其是前缘处受拉伸载荷的影响容易产生横向疲劳裂纹（裂纹沿叶展方向为纵向裂纹，垂直于叶展方向为横向裂纹）。
叶片表面裂纹产生的原因有：1）涂层本身耐候性（耐紫外、风沙、雨蚀等）不满足设计要求，整体出现龟裂等；2）涂层底部的复合材料部分存在缺陷，导致叶片运行过程中出现应力集中，裂纹在涂层面上表现出来，如图2和图3所示。
图2 叶片表面横向裂纹图3 叶片表面纵向裂纹2叶片表面或内部分层如果叶片生产制造过程中存在一些区域粘接不良，在长期交变载荷的作用下，叶片表面、前后缘、主梁、腹板等部分可能会发生分层，如图4和图5所示。
风力发电叶片内部空洞结构对气动特性的影响研究
风力发电叶片内部空洞结构对气动特性的影响研究引言：随着可持续能源的需求不断增长，风力发电作为一种清洁能源的形式得到了广泛应用。
在风力发电系统中，叶片作为主要的能量转换器，其设计和性能对系统的效率和可靠性具有重要影响。
探究叶片内部空洞结构对其气动特性的影响，将有助于提高风力发电叶片的设计和性能。
一、背景风力发电叶片的气动特性直接影响叶片的效率和性能。
目前，研究者们广泛关注叶片表面的气动特性，如流动分离，湍流控制等。
然而，很少有研究集中于叶片内部空洞结构对气动特性的影响。
然而，叶片内部的腔室结构，由于其复杂的流动行为，可能对叶片的气动表现产生重要影响。
二、非空心叶片与空洞叶片之比较1. 非空心叶片非空心叶片是传统的风力发电叶片设计中常用的结构。
它们通常由一种均匀的材料构成，具有一致的密度和强度特性。
在非空心叶片中，气流沿着表面流动，并形成边界层和湍流区域。
这些流动特性对叶片的性能具有重要影响。
2. 空洞叶片相比之下，空洞叶片内部包含腔室结构，这些结构与叶片的主体相互连接，并形成多层次的通道。
空洞叶片的内部空间提供了其他设计优化的机会，如降低叶片重量、提高叶片的刚度，以及改善气动性能等。
三、空洞叶片内部空气流动分析1. 流动行为在空洞叶片中，气流通过各个腔室进行传导和交换，形成了复杂的流动行为。
腔室的数量、形状、尺寸和相互连接方式等因素会对流动行为产生重要影响。
通过数值模拟和实验研究，可以获得空洞叶片内部空气流动的速度、压力、湍流强度等关键参数，进一步了解空洞结构对气动特性的影响。
2. 升力和阻力空洞叶片的空气流动行为可能会影响其升力和阻力特性。
通过研究空洞结构的形状和布局等因素对升力和阻力的影响，可以优化叶片设计，提高其性能。
另外，通过改变不同腔室内部的气流行为，如加速、减速、分散等操作，也可以进一步改善叶片的气动特性。
3. 噪音和振动风力发电叶片的噪音和振动是一个重要的问题。
空洞叶片内部的腔室结构可能会对噪音和振动的产生和传播产生影响。
叶片数对轴流风机气动性能影响的数值研究
Chinese Journal of Turbomachinery Vol.65，2023,No.6Numerical Study of the Effect of Blade Number on theAerodynamic Performance of Axial Fans *Ying-bin Hu 1Jian-hui Lin 2Lie Ma 2Wan-xiang Qin 3Xiao-min Liu 1,*（1.School of Energy and Power Engineering,Xi'an Jiaotong University;2.Guangdong Midea Air-Conditioning EquipmentCo.,Ltd.;3.Guangdong Sunwill Precision Plastics Co.,Ltd.）Abstract：The number of blades is an important factor affecting the aerodynamic performance and economy of a fan.In this paper,two-blade,three-blade and four-blade axial fans are designed to meet the performance requirements of axial fans for outdoor units of air conditioners.The influence of the blade number on the aerodynamic performance of the axial fan is studied by numerical calculation.The results show that the smaller the number of blades,the greater the turbulence,the greater the disturbance of the airflow at the inlet and outlet of the fan,and the greater the increase of aerodynamic vortex noise;the outlet air volume of the two-blade fan is reduced by 23.5%compared to the four-blade fan,and the outlet air volume of the three-blade fan is reduced by 4.7%compared to the four-blade fan.With the reduction in the number of blades,although the fan's work capacity decreases,but the blade material is reduced,the processing and manufacturing costs of the fan are also reduced accordingly.Keywords：Axial Fan;Blade Number;Aerodynamic Performance;Vortex Noise;Numerical Simulation摘要：叶片数量是影响风机气动性能与经济性的重要因素。
双向潜水贯流泵装置水力特性及导叶结构优化分析
双向潜水贯流泵装置水力特性及导叶结构优化分析身份证号：摘要：双向潜水贯流泵在工作中具有大流量和低扬程的特点，可通过叶轮的正反向配合实现双向工作。
其结构紧凑，安装方便，维修便捷。
常用于灌溉和排涝双向泵站，提供科学化分析满足工作要求。
然而，在实际运行中，正反向性能存在差异。
通过深入研究和分析，可以提出科学化与合理性建议。
双向潜水贯流泵系统的进水通道设计能够最小化流动阻力，同时具备出色的水力性能。
设计采用的流体导向和灯泡形等因素发挥支撑作用，并实现了回收再利用。
弯曲的导叶对于叶轮进口速度会产生影响，并影响回收环量，进而导致泵系统性能下降。
关键词：双向潜水贯流泵装置；水力特性；导叶结构优化引言经研究发现，使用弯导叶可使反性能减小，而正性能则下降并且参数变化波动较大。
因此，许多因素都会影响导叶的厚度与泵的性能之间的关系。
通过对单一因素的分析，可以发现在泵装置正常运行时，导叶的厚度与泵的性能之间存在冲突。
导叶的厚度增加可能会改善流动分离。
一、研究的背景和意义目前，水泵广泛应用于生产和生活领域，特别是在农业中的排水和灌溉方面。
它的主要目的是确保农业生产的顺利进行，并在城市建设和工业生产中发挥作用。
当前国家发展快速，经济需要进一步提升，相应的，机电排灌事业也应与时俱进。
如今，已有各类泵站投入使用，有效地推动了农业稳定发展，在应对干旱和水灾等自然灾害方面，对于工业生产和城乡生活具有极其关键的影响，水泵成为不可或缺的工具之一，发挥了关键的作用。
中国目前有600,000座固定泵站，其中有300多个大型泵站，还有21个低扬程泵站。
这些泵站的特点是流量大、扬程低，并且价格相对较为经济实惠，是经济型水泵。
江苏地区常常出现河水位的大幅变化，致使频繁的旱涝交替，所以需要建立具备双向抽水功能的泵站，不但可用于灌溉，同时也能够用于排水，也可用于应对旱涝灾害。
在建立泵站时，常常面临着多种困难，如低扬程、大流量等等。
这些特点对于建设是必不可少的，但却很难实现，尤其与传统的双向抽水泵相比，双向潜水贯流泵结构紧凑、安装简便、易于维修，因此被广泛应用于许多泵站。
叶尖小翼对轴流风机气动性能的影响研究
叶尖小翼对轴流风机气动性能的影响研究叶顶间隙造成的气动损失约占轴流风机的三分之一,有效控制叶顶间隙流动,提高轴流风机的气动性能,一直是学术界研究的重点。
叶尖小翼技术作为被动控制叶顶泄漏流的方法之一,已在其他叶轮机械领域有较多的研究及应用。
本文采用全流道数值模拟的方法,研究叶尖小翼安装位置、宽度、长度和安装角对轴流风机气动性能的影响,分析叶尖小翼结构参数对轴流风机叶顶间隙复杂三维流场的控制机理,旨在为加装叶尖小翼的轴流风机在设计阶段提供有效的指导和建议。
(1)轴流风机压、吸力面安装叶尖小翼均延长了叶顶间隙的泄漏流道长度,使驱动泄漏流的压差减小、阻力增加,叶顶泄漏流量减小。
压力面安装小翼使叶顶泄漏涡的位置向靠近吸力面方向偏移,卷吸起更多的低能流体,增大叶顶泄漏涡的强度和范围,造成风机气动损失增加。
反之在吸力面安装小翼使叶顶泄漏涡的位置向远离吸力方向偏移,卷吸起的低能流体减少,使叶顶泄漏涡的强度和范围减小,减小风机的气动损失。
使设计点叶顶泄漏率相对减小了7.1%,全压效率提高了0.58%。
(2)吸力面叶尖小翼宽度的增大,使叶顶间隙流道的长度增加,控制叶顶泄漏流量的效果更明显。
同时使叶顶泄漏涡向离吸力面更远的位置偏移,造成的气动损失更小。
当吸力面小翼宽度为3倍叶片相对厚度时,设计点泄漏率相对减小了13.7%,全压效率提高了0.73%。
(3)吸力面叶尖小翼长度的改变,将叶顶泄漏涡分为叶片泄漏涡和小翼泄漏涡两个部分,二者相互作用造成气动损失。
随着小翼长度的增加,小翼泄漏涡逐渐增大,叶片泄漏涡减小。
当叶尖小翼长度为0.6倍弦长时,与1倍弦长叶尖小翼造成的气动损失、叶顶泄漏率和总压效率接近,二者对叶顶间隙流有同样的改善效果。
(4)在不同叶尖安装角下,安装叶尖小翼均使轴流风机的叶顶泄漏流减小,同时有效减小叶顶泄漏涡的范围和强度,使轴流风机的气动损失减小。
全压系数和全压效率在大流量区域提升,其中随着安装角的增大气动性能提高的范围减小。
叶片背面改型对轴流风机性能和压力脉动特性的影响
叶片背面改型对轴流风机性能和压力脉动特性的影响
李倩倩;汤德利;娄笑;陆怡;别锋锋;朱晓渠
【期刊名称】《机电工程技术》
【年(卷),期】2024(53)1
【摘要】以小型轴流风机为研究对象,设计了光滑、凸槽、凹槽3种不同叶片背面形式的风机模型,并采用SST k-ω湍流模型研究其定常性能和非定常压力脉动特性。
研究结果表明,3种轴流风机模型的全压-流量特性曲线基本一致,差别不明显,即叶片背面增加凸槽或者开槽对轴流风机的外特性影响较小。
此外,叶轮和导叶各个监测
点处的压力脉动规律一致,其脉动主频均位于叶频及其倍频处,脉动幅值随着倍频增
加而减小。
模型model 1由于凸槽叶型对流体的调制作用,叶轮流域内流体分布更加均匀,其压力脉动强度最低,而模型protype 0和model 2的叶片调制作用较弱,
其内部流体脉动较为强烈,压力脉动的幅值也较高。
综合轴流风机效率和噪声指标,
模型model 1不仅能保证风机的全压性能,还能实现较小的脉动,其综合性能最佳。
【总页数】6页(P5-9)
【作者】李倩倩;汤德利;娄笑;陆怡;别锋锋;朱晓渠
【作者单位】常州大学机械与轨道交通学院;浙江金盾风机股份有限公司浙江省博
士后工作站;中石化宁波工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TH432;TB535
【相关文献】
1.叶片数对轴流泵压力脉动的影响研究
2.叶片安装角对轴流式通风机内部流场及性能的影响
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高压压气机转子叶片振动特性分析
高压压气机转子叶片振动特性分析魏武国;侯宽新;尚永锋【摘要】基于ANSYS软件对某型航空发动机高压压气机第一级转子叶片的振动特性进行了分析研究,建立了叶片的三维有限元模型,采用分块Lanczos法,计算得到了叶片在发动机常用工况转速下的各阶自振频率、相应振型及振动应力分布,找出了应力较大的薄弱区域.最后考虑了高压压气机进口导流叶片后形成的气流尾迹对此级转子叶片的激振影响,得到该级转子叶片的共振图,结果证明该转子叶片在常用工况转速下,不会因为进口导流叶片后的气流尾迹引发共振.为叶片的后续结构分析、实验及振动排故提供了必要的数值依据.%Based on the FEA software ANSYS, the vibration characteristics of an aero-engine's HPC rotor blades of the first level was analyzed. At first ,a three dimension finite element model of the blade was established in ANSYS.Then,the vibration frequencies, vibration model and vibration stress distribution of the blade under the aero-engine's common rotating speeds were calculated by Block Lanczos method,and the area whose stress was larger than the other on the blade was also found out.At last,the wake influence caused by airflow behind the IGV of the HPC was considered,and the campbell curve was figuredout.The results showed that the rotor blade will not cause resonance under the air exciting force caused by IGV trailing wake,providing the necessary numerical basis for the subsequent structural analysis,experiment and vibration troubleshooting of the blade.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2012(000)009【总页数】3页(P207-209)【关键词】压气机转子叶片;振动特性;气流尾迹;有限元【作者】魏武国;侯宽新;尚永锋【作者单位】中国民航飞行学院航空工程学院,广汉618307;中国民航飞行学院广汉分院,广汉618307;中国民航飞行学院航空工程学院,广汉618307【正文语种】中文【中图分类】TH16;V232.41 引言压气机转子叶片是航空发动机中重要的零件之一，工作时受到很高的离心负荷、气动负荷及振动交变负荷的综合作用，很容易出现裂纹等故障[1]。
一、项目名称轴流式和贯流式水轮机性能优化的关键技术及
提出了桨叶步长递减循环搜索的自寻优调节方法研究员级高工哈尔滨大电机研究所哈尔滨大电机研究所发展了一种声振联合测试技术独创了分析声振测试数据的时频能量空间分布综合分析方法揭示了空化状态下水轮机转轮中空泡噪声的频率成分及分布特哈尔滨大电机研究所哈尔滨大电机研究所在水轮机推广应用中作为水轮机组设计的负责人负责研究阶段模型机的性能测试工程师浙江富春江水电设备有限公司浙江富春江水电设备有限公发明了一种无油润滑转桨式水轮机转轮结构与桨叶控制方法降低了转轮漏油污染环境的风教授级高工西安理工大西安理工大学揭示了轴流式水轮机导叶叶道涡和三角锲间隙涡柱状涡三者相互作用诱发机组在大流量工况下效率降低空化加剧的机理主要完成单位及创新推广贡献西安理工大学作为第一完成单位完成了本项目主要科技创新中的创新3中的全部工作以及创新2和创新点4的部分工作其中包括
声的频率成分及分布特
性
在水轮机推广应用中作
哈尔滨
宫让
副总设 高级工 哈尔滨大电
为水轮机组设计的负责
8
大电机
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计师
程师 机研究所
人，负责研究阶段模型
研究所
机的性能测试
浙江富 发明了一种无油润滑转
龚芹 9
炬
浙江富春江 春江水 桨式水轮机转轮结构与 无 工程师 水电设备有 电设备 桨叶控制方法，降低了
限公司 有限公 转轮漏油污染环境的风
贯流式水
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机
械
工 程
学
报
Vo l . 5 1 Feb.
No.4 2015
JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
DOI：10.3901/JME.2015.04.167
双凹槽叶顶结构下的轴流风机性能及叶片 振动特性研究*
叶学民 李鹏敏 李春曦
件。根据风机各部件的特点网格需要按区分别划 分。鉴于叶顶区域流动非常复杂，优先对叶轮区 域进行网格划分。划分过程中选用尺寸函数对叶 轮叶顶区域网格进行加密。集流器区、导叶区及 扩散筒区的网格划分参考叶轮区的网格划分方 法，并在各区域交界处采用相同的网格尺寸以达 到网格计算单元在不同区域间的有效衔接的目 的。整个计算域网格均采用 Tet/Hybrid 混合型网 格，以保证网格质量。 图 3 为不同网格数下原风机全压及效率的变 化。由图 3 可知，原风机全压及效率均随网格数的 增加而逐渐增大，直至网格数超过 367 万后全压及 效率几乎不再发生变化。综合考虑模拟精度及计算 所需要时间，最终确定原风机总网格数为 367 万。 双凹槽叶顶开槽深度 h=1.5 mm， h=3.0 mm 及 h=6.0 mm 时的总网格数依次为 421 万、407 万和 413 万。
0
前言
*
动叶可调轴流风机以其比转速高、流量大、效
* 河北省自然科学基金 (E2012502016) 和中央高校基本科研业务费专项 基金(13MS98)资助项目。20140702 收到初稿，20141230 收到修改稿
率高等优点成为大型火电机组的重要辅机之一，其 耗电量约占厂用电总量的 25%～30%。我国现行设 计规范中规定的过大的流量、压头裕量系数均造成 实际运行的风机参数远大于所需值，从而造成高效 通过对风机进行节能改造， 风机低效运行的现状[1]。 提高单机效率和系统运行效率，可有效地大幅度节
图1
OB-84 型轴流式风机模型示意图
图 2 为原叶顶与改进后的双凹槽叶顶，开槽长 度为 70% L，其中 L 为叶顶轴向弦长。开槽深度记 为 h， 在原风机基础上， 分别建立 h=1.5 mm、 3.0 mm 和 6.0 mm 时的三种风机模型，原叶顶记为 h=0。
图2
原叶顶与双凹槽叶顶
1.2
网格划分 风机模型的建立及网格生成采用 Gambit 软
Abstract：Adopting double grooved blade tip structure is one of the measures to improve the impeller performance by blocking the tip clearance leakage flow effectively. Basing on a variable pitch axial flow fan of OB-84 type, the performance of the fan with original blade tip and three double grooved blade tips with different groove depth are simulated by using numerical software FLUENT. Both the leakage flow field and loss distribution in and near the tip clearance are discussed. The vibration characteristics of original blade and double grooved blade tips are also checked with ANSYS finite element dynamic analysis module. The results reveal that double-grooved blade tip structure improves the distribution of leakage flow which hinders the development of leakage flow and thus impairs the mixing of the leakage flow and passage flow. The performance of the fan with double grooved blade tips varies significantly with a decrease in total pressure and an increase of efficiency to some extent under the designed operating condition. The impact of groove depth on fan performance is prominent in the vicinity of design flow rate while little influence in large flow rate. The double groove blade tip with a depth of 3mm obtains the optimal performance with an improvement of efficiency by 1.05 percent greater than the original fan at design condition and an improvement of surge margin. The characteristics of blade vibration show that each order natural frequency of double grooved blade is increased compared with the original blade and is out of step with the blade passing frequency, so the resonance will not occur by adopting double grooved blade tip. Key words：axial flow fan；double groove；groove depth；aerodynamic performance；vibration characteristic
1
1.1
数值模拟
模型建立 所选风机为 OB-84 型动叶可调轴流式通风机，
月 2015 年 2 月
叶学民等：双凹槽叶顶结构下的轴流风机性能及叶片振动特性研究
169
图3
不同网格数量下全压及效率的变化
1.3
计算模型
采用 Realizable k- 湍流模型[15]求解三维定常 N-S 方程组。方程中的各变量和各黏性参数采用二 阶迎风格式进行离散，压力-速度耦合采用 SIMPLE 算法。 1.4 边界条件 以集流器进口截面作为整个计算域的入口，入 口边界设为速度入口；扩散筒出口截面作为整个计 算域的出口，出口边界设置为自由出流。叶轮区域 设置为旋转动区域，其他区域为静区域，各区域间 交界面采用 interface 边界以实现流体在风机内部的 顺利过渡。同时旋转动区域中叶轮和机壳之间的耦 合采用多参考坐标系法。计算中忽略重力和壁面粗 糙度对流场的影响。当进出口流量差小于 0.1%，同 时各个方向的速度参数及 k、 ε 等参数误差小于 104 时，则认定当前计算已收敛。
(Key Lab of Condition Monitoring and Control for Power Plant Equipment of Ministry of Education, North China Electric Power University, Baoding 071003)
168
机
械
工
程
学
报
第 51 卷第 4 期期
约厂用电量。因此深入研究轴流风机内部流动，寻 求提高风机效率的方案具有重要的现实意义。 叶顶间隙的形态对风机全压、效率和噪声等均 有明显影响[2-3]，研究表明，叶顶开槽可有效抑制泄 漏流的发展， 进而提高叶轮工作效率。 THOMPSON [4] 等 通过改变机壳形状实现梯状叶顶间隙结构，研 究了九种不同的机壳结构，结果表明在小间隙和中 等间隙下， 梯状间隙结构可有效提高压气机的压比、 效率和流量范围。 AMERI 等[5]研究了平叶顶及两种 不同深度的凹槽状叶顶对发动机转子传热及效率的 影响。PARKASH 等[6]在传统的凹槽式叶顶基础上 对凹槽进行改进，设计了压力边垂直壁凹槽和倾斜 壁凹槽， 结果表明倾斜壁凹槽具有最优的气动性能， 涡轮效率较传统的凹槽状叶顶时增加了 0.1% ～ 0.2%。MISCHO 等[7]也对传统的凹槽状叶顶形状进 行改进， 使得涡轮效率较平叶顶时提高了约 0.38%。 [8] 高杰等 对比了平叶顶、叶顶内部凹槽、凹槽内布 置流向肋条及凹槽内布置横向肋条四种不同叶顶结 构对涡轮性能的影响，研究表明转子叶顶凹槽内布 置横向肋条时涡轮获得了最优的气动性能，效率提 高约 0.41%。 杨佃亮等[9-10]研究了不同形状叶顶对燃 气轮机轴流透平间隙内部流动和传热的影响；结果 表明双侧肩壁叶顶具有最好的密封性能，在此基础 上探讨了双侧肩壁叶顶在不同开槽深度下间隙内泄 漏流量的变化。 上述关于叶顶形态的研究主要集中在压气机、 涡轮机、燃气轮机等领域，而有关叶顶间隙形态对 轴流式通风机性能影响的研究尚未开展。目前轴流 风机叶顶间隙的研究仍主要为叶顶泄漏流的形成机 理、发展过程中的损失分布及间隙尺寸对泄漏流强 度及风机性能的影响[11-14]。李春曦等[15]采用数值模 拟方法探讨了叶片切割量及叶顶间隙对轴流风机内 流特征及性能的影响。 本文以 OB-84 型动叶可调轴流通风机为对象， 通过对原叶顶及三种不同开槽深度的双凹槽叶顶时 风机性能及叶片振动特性进行三维数值模拟，进而 分析不同开槽深度下间隙内流场特征、机壳壁面压 力场、间隙内部轴向速度及湍动能分布。探讨叶顶 开槽对风机性能的影响机理，并考察相对最佳开槽 深度下叶轮做功能力、导叶区扩压系数及叶片振动 特性的变化，为风机性能的改 Double Grooved Blade Tip Structure on Aerodynamic Performance and Vibration Characteristic of an Axial Flow Fan