吹氣抑制離心風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)失速的動(dòng)力學(xué)特征(3)
作者:石家莊風(fēng)機(jī) 日期:2015-8-2 瀏覽:1545
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閥門開度分別為尼l=0.54和J|}l=0.48時(shí)葉輪內(nèi)不同軸向截面的相對(duì)速度矢量分布圖。由圖3(a)可知,七l=0.54時(shí),在壓3l截面距離蝸舌較遠(yuǎn)的第4—5個(gè)流道內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)一步惡化,幾乎阻塞了流道,噴嘴附近流道內(nèi)的回流區(qū)域面積也有所擴(kuò)大;圖3(b)和圖3(c)分別圖2(e)和圖2(f)相比,隨著閥門開度減小,在z蘭38.5和壓-46截面,分離渦占據(jù)面積增大。由圖3(d)可知,隨著閥門開度的減小,當(dāng)確=0.48時(shí)靠近前盤的Z_3l截面內(nèi)流場(chǎng)沿周向呈不均勻分布,形成了2個(gè)未成熟的失速團(tuán)并分別隨葉輪以一定速度沿周向旋轉(zhuǎn),而2個(gè)未成熟失速團(tuán)之間流道內(nèi)的流場(chǎng)得到改善;2個(gè)未成熟失速團(tuán)經(jīng)過(guò)噴嘴附近流道時(shí),葉片壓力側(cè)的分離渦面積減小,但流道出口仍處于阻塞狀態(tài),進(jìn)入流道的氣體以回流的形式返回流道入口附近,回流速度升高至20m/s左右。圖3(e)和圖3(D中,葉輪中間截面和后盤附近截面上,與壓31截面中未成熟失速團(tuán)對(duì)應(yīng)流道內(nèi)均存在2個(gè)具有較大分離渦面積的區(qū)域,且沿周向旋轉(zhuǎn)。通過(guò)以上分析可知,當(dāng)閥門開度而=o.48時(shí),110In/s的吹氣速度不能提供足夠動(dòng)能,抑制不了失速先兆的產(chǎn)生,形成了向失速現(xiàn)象發(fā)展的2個(gè)未成熟失速團(tuán)。
原始石家莊風(fēng)機(jī)在閥門開度為0.72時(shí)發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象,流量為4.157岔/s。失速先兆發(fā)生前,通過(guò)在葉片進(jìn)口附近設(shè)計(jì)噴嘴吹氣,抑制旋轉(zhuǎn)失速的產(chǎn)生。隨著閥門開度的減小,當(dāng)閥門開度為O.48時(shí),離心石家莊風(fēng)機(jī)葉輪內(nèi)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)失速先兆,并演化為沿周向旋轉(zhuǎn)的失速團(tuán),該閥門開度下對(duì)應(yīng)的石家莊風(fēng)機(jī)流量為3.46l m3/s。因此,通過(guò)吹氣主動(dòng)控制,石家莊風(fēng)機(jī)裕度增大11%,擴(kuò)穩(wěn)效果明顯。2.3靜壓等值線分布圖4為閥門開度分別為七l=o.69和島:0.63時(shí)葉輪內(nèi)不同軸向截面的靜壓等值線分布圖。由圖可知,在Z-31截面,2個(gè)閥門開度下靜壓等值線分布幾乎相同,差別是葉輪中間區(qū)域的兩條環(huán)形閉合靜壓等值線的直徑不同,且閥門開度較小的工況下該等值線所圍成的面積較小。在z暫6截面,2個(gè)開度下靜壓等值線分布基本相同。隨著閥門開度的減小,壓31截面內(nèi)存在的兩條圓形閉合靜壓等值線包圍的面積逐漸縮小,各流道內(nèi)靜壓等值線周向呈不對(duì)稱分布。
可知,在壓38.5截面,葉片附近低壓凸起的靜壓等值線發(fā)展為沿周向不對(duì)稱分布,且該截面中部存在一段起點(diǎn)和終點(diǎn)在輪轂表面的靜壓等值線。由圖5(c)可知,在z46截面,靜壓等值線在葉輪截面中部附近呈不均勻分布,且靠近蝸舌的流道出口靜壓與其他流道的壓差進(jìn)一步擴(kuò)大。當(dāng)后l=0.48時(shí),由圖5(d)、(e)和(f)可知,葉輪流道內(nèi)靜壓等值線分布沿周向嚴(yán)重不均。葉輪中部輪轂附近處?kù)o壓等值線分布沿周向不均截面葉輪中部靜壓沿周向出現(xiàn)3條呈直線分布的靜壓等值線。以上靜壓等值線分布的變化均是由于該閥門開度下,葉輪流道內(nèi)產(chǎn)生了2個(gè)未成熟的失速團(tuán)所引起的,且失速先兆的影響范圍隨著失速團(tuán)的成熟逐漸向葉輪中心處擴(kuò)大。2.4噪聲特性預(yù)估圖6為閥門開度分別為‰=0.69和尼l=0.63時(shí)葉輪和蝸殼區(qū)域內(nèi)3個(gè)軸向截面的聲功率級(jí)分布云圖。由圖可知,靠近前盤的壓31截面葉輪流道內(nèi)存在較大聲功率級(jí)的區(qū)域,且沿軸向葉輪內(nèi)聲功率級(jí)逐漸減小。這是由于靠近前盤的葉輪流道內(nèi)占據(jù)了較大面積的分離渦,產(chǎn)生了較大的氣動(dòng)噪聲。
本文提出了一種推遲離心石家莊風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象發(fā)生的方法,即失速先兆發(fā)生前在靠近蝸舌的3奪葉輪流道進(jìn)口進(jìn)行噴嘴吹氣?;陲L(fēng)Ializable玨締《型和節(jié)流閥模型,對(duì)某吹氣速度、不同流量(閥門開度)下離心石家莊風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了非定常數(shù)值模擬。分析比較了閥門開度分別為O.69、O.63、O.54和0.48時(shí)葉輪內(nèi)不同軸向截面的相對(duì)速度矢量圖、靜壓等值線分布和聲功率級(jí)云圖。結(jié)果表明,通過(guò)噴嘴吹氣,離心石家莊風(fēng)機(jī)裕度增大11%,擴(kuò)穩(wěn)效果明顯,有效地抑制了失速現(xiàn)象的產(chǎn)生。本文提出的失速控制方法對(duì)石家莊風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行具有重要的工程價(jià)值。