導(dǎo)流板對Banki式風(fēng)機(jī)性能的影響分析(2)

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2．1控制方程流動問題都必須滿足質(zhì)量守恒定律和動量守恒定律，按照定律可以提出相關(guān)的質(zhì)量守恒方程與動量
2．2計算域和網(wǎng)格的生成本文計算
域為一個5m×10m的矩形，風(fēng)輪放置于距離左側(cè)邊界2．5 m的中間位置(如圖3所示)。其邊界條件分別是：左端為速度人El邊界，右端為壓力出口邊界．h下為壁面邊界。萬程整個計算域被分成3個子域，即1個包含導(dǎo)流板的外部靜止域，1個包含葉輪的旋轉(zhuǎn)域(如圖4所示)，1個內(nèi)部靜止域。3個子域之間設(shè)定兩組滑移邊界，葉輪的表面和導(dǎo)流板的表面設(shè)為無滑移壁面。此三部分子域采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，并在葉輪和導(dǎo)流板上進(jìn)行局部加密，以提高計算精度，整體網(wǎng)格數(shù)量約為8萬。計算區(qū)域的邊界包括：在計算域的入口有2m／s的恒定低風(fēng)速；出口壓力為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，P。=1×105Pa；認(rèn)為空氣為不可壓縮體，其密度為1．208 4kg／m3，運動粘度為1．7979×10一Pa．為研究導(dǎo)流板的安裝對石家莊市風(fēng)機(jī)廠性能的影響，本文分別針對導(dǎo)流板的安裝與否進(jìn)行了仿真計算，葉尖速比TSR值取0～0．6之間。邪尺：坐．(5)穢。設(shè)定每個計算步長內(nèi)葉輪轉(zhuǎn)動2。，共進(jìn)行3個周期的仿真計算，并通過殘差的級數(shù)來確定是否收斂，當(dāng)殘差級數(shù)低于10。時，確定收斂。
3計算結(jié)果與分析本文針對是否安裝導(dǎo)流板裝置兩種情況進(jìn)行了一系列的模擬仿真，以研究導(dǎo)流板裝置對石家莊市風(fēng)機(jī)廠性能的影響。石家莊市風(fēng)機(jī)的性能可以通過功率系數(shù)c。和轉(zhuǎn)矩系數(shù)C。來表征。肘為轉(zhuǎn)矩；P為石家莊風(fēng)機(jī)的功率；S為截面面積，且S=2R。H，其中日代表葉輪的高度。由于進(jìn)行二維的仿真研究，葉輪高取H=1m．圖5給出了TSR=0．5時，轉(zhuǎn)子在安裝導(dǎo)流板與否兩種情況下的速度云圖。在沒有安裝導(dǎo)流板的情況下，如圖5(a)所示，來流從轉(zhuǎn)子的左下角進(jìn)入，右上角流出，在這兩個區(qū)域?qū)θ~輪的轉(zhuǎn)動起到了積極的作用。然而在左上角區(qū)域，來流阻礙了啟動轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生，以至于渦輪機(jī)的發(fā)電功率有所降低。增加導(dǎo)流板可以有效地減少這種負(fù)面作用，如圖5(b)所示，左上角區(qū)域的葉輪在來流的作用下幾乎沒有生產(chǎn)負(fù)轉(zhuǎn)矩。圖6給出了TSR=0．5時單個葉輪在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的動態(tài)轉(zhuǎn)矩。如圖6所示：當(dāng)沒有安裝導(dǎo)流板時，葉輪轉(zhuǎn)矩曲線圖有兩個正轉(zhuǎn)矩區(qū)域和一個負(fù)轉(zhuǎn)矩區(qū)域，第一個正轉(zhuǎn)矩區(qū)域位于25。和105。之間，即轉(zhuǎn)子的左下角區(qū)域。
4結(jié)論
本文提出了一種在迎風(fēng)方向上安裝弧形導(dǎo)流板的改進(jìn)型Banki式石家莊市風(fēng)機(jī)廠結(jié)構(gòu)方案，研究了在低風(fēng)速下，導(dǎo)流板裝置對改進(jìn)型石家莊市風(fēng)機(jī)廠性能的影響，得出了以下結(jié)論：
1)增加導(dǎo)流板裝置可以使石家莊市風(fēng)機(jī)廠平均轉(zhuǎn)矩提高10％～20％左右，轉(zhuǎn)矩系數(shù)隨著TSR值的增加會近似線性地減少。
2)增加導(dǎo)流板提高了石家莊市風(fēng)機(jī)廠的功率系數(shù)，且受TSR值的影響較小。隨著TSR值的增加，石家莊風(fēng)機(jī)廠的功率系數(shù)先增大后減小，且在TSR為0．52時，功率系數(shù)最大。
通過本文的研究，驗證了本文所提出改進(jìn)型Banki式石家莊市風(fēng)機(jī)廠結(jié)構(gòu)方案的可行性，同時使設(shè)計者了解到導(dǎo)流板和TSR值對石家莊市風(fēng)機(jī)廠性能的影響，為后續(xù)開展性能優(yōu)化提供了理論參考。