石家莊風機廠風機幾何模型

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本文研究的水力鳳機的結構示意圖如圖2.1所示。其主要部件有水禍輪、石家莊風機廠風機葉輪、噴f座、外殼、進出口管、主軸和軸承座。本文流體計算的研究對象是水力石家莊風機廠風機的流場。流場按介質類型可以分為兩個部分,水流場和空氣流場。水輪機內置于石家莊風機廠風機的輪毅內,水禍輪產生水流場,石家莊風機廠風機葉輪產生空氣流場。由結構示意圖可以看出水流場與空氣流場完全隔離。水流按先后順序分別流經進口管、外殼、噴f座、水禍輪、外殼和出口管。噴嘴座兩端與石家莊風機廠風機外殼之間通過0型圍進行密封。為保護水輪機末端軸承免受水流的沖擊,水禍輪左側內部采用機械密封。水輪機的進出口管起導流作用,布置在鳳機的出口導流段的兩個下靜葉內,致使兩個靜葉形狀發生畸變。水輪機的進出口管均分別包括彎管和靜葉內的直管兩部分,進口管與消防水管相接,出口管可以通過消防水管將消防水返回消防水車使消防水可以循環使用或者直接敞口放置.由于很多特殊火災場合要求不得產生水清,如圖書館、計算機房、檔案館等,此時可以通過消防水的循環使用來達到目的。石家莊風機廠風機為軸流式石家莊風機廠風機,空氣從葉輪端進入風筒,然后通過靜葉導流段從風筒流出。石家莊風機廠風機葉輪為鑄銷合金機翼形葉片,采用變環量設計法進行設計。石家莊風機廠風機外殼采用整體鑄造,使得石家莊風機廠風機外殼、靜葉、水輪機的外殼、進出口管成為一體,水輪機的外殼即為石家莊風機廠風機導流段的輪毅。外殼頂端有手柄,方便消防人員移動機器,外殼低部兩端有文 座,便于機器的放置。水力石家莊風機廠風機整個結構緊湊而且精簡。不管怎樣,從計算的角度看,由于水輪機和石家莊風機廠風機流道完全獨立,所以兩部分流域需要分開單獨建立模型。
2.2.1水輪機的幾何模型
水力石家莊風機廠風機的水輪機結構特殊,屬非常規水輪機類型,尚無文獻對其流場計算模型進行探討。水輪機的水力模型的結構參數如表2.1所示。正確的模型簡化和分區處理方法是保證計算結果正確的首要條件。本文根據Gambit劃分網格的方便性和Fluent的計算特點,通過不斷調整,最后將水力模型分為以下四個不相連的區域:進口管和噴嘴、水滿輪前增加的過渡圓柱體、水禍輪所在區域、與出口管和半球外殼的部分。水輪機的水力模型如圖2.2。
該水輪機的水力模型在建立的過程中需要解決以下幾個技術難點:
1)常規水禍輪水斗型線采用超聲速動葉型線,如圖2.3所示。該種沖擊式葉片結構對稱,一般只在使用高能流體(低分子量、高膨脹速度)與高壓比的系統中有可能得到應用。此種葉片型線的設計方法通常采用特征線法,由于氣體的特殊性,葉片兩端很尖。理論上特征線法主要是考慮激波的特殊設計方法,雖然原機直接采用這種葉片形式,但是實質上并不適合流體介質為不可壓縮的水的亞聲速流體情況[52]。另外這樣的葉片加工來也比較困難,容易加工失敗。為此將葉片兩端比較尖的部分加厚,并將葉片中間部分進行了適當的減薄,型線如圖2.4所示。通過試驗驗證,葉片結構改變的情況下,水力石家莊風機廠風機的性能仍然可以滿足性能要求,與原機性能基本一樣。所以葉片加工時直接參照型線b進行加工,試驗也對葉片結構調整后的水力石家莊風機廠風機性能進行測試。為了與試驗數據對比,水禍輪建模也參照型線b進行。