采用仿秋沙鴨翼型葉片貫流風(fēng)機(jī)的氣動性能數(shù)值研究

秋沙鴨作為自然界中飛行速度較快的鳥類之一,在數(shù)萬年進(jìn)化過程的自然競爭中逐漸演化出符合空氣動力學(xué)特征的流線型身軀及羽翼,幫助其在長距離遷徙中保持高效飛行狀態(tài)以節(jié)省體力,也使其能夠快速靠近并抓捕魚類和昆蟲。研究表明,秋沙鴨翅膀翼型具有下表面彎度較大、弦向厚度較大的特點

,在運動過程中能夠在翼型上下兩側(cè)產(chǎn)生較大壓力差,從而獲得較高升阻比,提升飛行效率,降低能耗損失。因此,研究秋沙鴨翼型特征并將其應(yīng)用于葉輪機(jī)械設(shè)計,對于改善設(shè)備氣動性能,提升運行效率具有重要價值。

貫流風(fēng)機(jī)因其送風(fēng)距離較長、出風(fēng)狀態(tài)均勻等特點被廣泛應(yīng)用于空調(diào)領(lǐng)域。由于其內(nèi)部流場具有獨特的偏心渦特征,并且氣流兩次橫貫穿過葉輪葉道,使貫流風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流場研究和葉輪結(jié)構(gòu)設(shè)計具有較大難度。早期貫流風(fēng)機(jī)主要通過理論分析、實驗測試和可視化技術(shù)進(jìn)行研究

。隨著計算流體動力學(xué)的發(fā)展,CFD數(shù)值分析技術(shù)逐漸在流場模擬及仿真計算領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用,也為風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場研究及相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了新的方法。由于貫流風(fēng)機(jī)通常具有較大軸向長度,研究者出于簡化計算目的,常使用二維模型

或三維簡化模型

代替三維整體模型進(jìn)行貫流風(fēng)機(jī)流場分析。然而,二維數(shù)值計算僅能模擬貫流風(fēng)機(jī)某一截面流場特征,對于由導(dǎo)風(fēng)板、葉輪中盤、葉輪交錯角等軸向不均勻特征引起的軸向流動變化無法進(jìn)行仿真分析,在實際產(chǎn)品設(shè)計中會產(chǎn)生一定偏差。……