導流板對Banki式風機性能的影響分析(2)

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2．1控制方程流動問題都必須滿足質量守恒定律和動量守恒定律，按照定律可以提出相關的質量守恒方程與動量
2．2計算域和網格的生成本文計算
域為一個5m×10m的矩形，風輪放置于距離左側邊界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個包含導流板的外部靜止域，1個包含葉輪的旋轉域(如圖4所示)，1個內部靜止域。3個子域之間設定兩組滑移邊界，葉輪的表面和導流板的表面設為無滑移壁面。此三部分子域采用非結構化網格劃分，并在葉輪和導流板上進行局部加密，以提高計算精度，整體網格數量約為8萬。計算區域的邊界包括：在計算域的入口有2m／s的恒定低風速；出口壓力為標準大氣壓，P。=1×105Pa；認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．為研究導流板的安裝對石家莊市風機廠性能的影響，本文分別針對導流板的安裝與否進行了仿真計算，葉尖速比TSR值取0～0．6之間。邪尺：坐．(5)穢。設定每個計算步長內葉輪轉動2。，共進行3個周期的仿真計算，并通過殘差的級數來確定是否收斂，當殘差級數低于10。時，確定收斂。
3計算結果與分析本文針對是否安裝導流板裝置兩種情況進行了一系列的模擬仿真，以研究導流板裝置對石家莊市風機廠性能的影響。石家莊市風機的性能可以通過功率系數c。和轉矩系數C。來表征。肘為轉矩；P為石家莊風機的功率；S為截面面積，且S=2R。H，其中日代表葉輪的高度。由于進行二維的仿真研究，葉輪高取H=1m．圖5給出了TSR=0．5時，轉子在安裝導流板與否兩種情況下的速度云圖。在沒有安裝導流板的情況下，如圖5(a)所示，來流從轉子的左下角進入，右上角流出，在這兩個區域對葉輪的轉動起到了積極的作用。然而在左上角區域，來流阻礙了啟動轉矩的產生，以至于渦輪機的發電功率有所降低。增加導流板可以有效地減少這種負面作用，如圖5(b)所示，左上角區域的葉輪在來流的作用下幾乎沒有生產負轉矩。圖6給出了TSR=0．5時單個葉輪在系統運轉過程中所產生的動態轉矩。如圖6所示：當沒有安裝導流板時，葉輪轉矩曲線圖有兩個正轉矩區域和一個負轉矩區域，第一個正轉矩區域位于25。和105。之間，即轉子的左下角區域。
4結論
本文提出了一種在迎風方向上安裝弧形導流板的改進型Banki式石家莊市風機廠結構方案，研究了在低風速下，導流板裝置對改進型石家莊市風機廠性能的影響，得出了以下結論：
1)增加導流板裝置可以使石家莊市風機廠平均轉矩提高10％～20％左右，轉矩系數隨著TSR值的增加會近似線性地減少。
2)增加導流板提高了石家莊市風機廠的功率系數，且受TSR值的影響較小。隨著TSR值的增加，石家莊風機廠的功率系數先增大后減小，且在TSR為0．52時，功率系數最大。
通過本文的研究，驗證了本文所提出改進型Banki式石家莊市風機廠結構方案的可行性，同時使設計者了解到導流板和TSR值對石家莊市風機廠性能的影響，為后續開展性能優化提供了理論參考。