发展了一种1.5D、非定常的计算流体力学(CFD)模型用于快速准确地预测大型动叶可调轴流风机的气动性能。该模型基于求解1.5D的欧拉方程附加源项,其中源项用于模拟叶片排、摩擦和流道变化对气流的影响,并可以通过求解叶片排的进出口速度三角形求得。附面层模型、损失模型和落后角模型用于求解叶片排进出口气动性能参数。根据给定的单级动叶可调风机在设计转速下的实验气动性能曲线,优化模型中的损失系数和落后角系数使得计算结果和实验计算相近。改变动叶可调风机的安装角,本模型预测得到的该风机在安装角变化(+10°,+5°,-5°,-10°)的性能曲线与实验结果误差小于2%,这证明了本模型在经验参数优化后能够较为准确地预测出动叶可调轴流风机的气动性能,具有较强的工程应用价值。

基于Fluent数值模拟软件对动叶可调轴流风机建立三维计算模型,研究其内部流场特性及进出口气动噪声在安装角△β由-12°偏转到12°工况下的演变规律,研究结果表明,叶轮内流场速度最大并沿叶高方向增加;进出口噪声随安装角的增大而增大,声压分别增长了11.6dB和7.3dB,在△β=-12°偏转到△β=-8°时增加幅度最大,分别增加了3.4dB和2.7dB,与此同时壁面压力脉动最大。其他工况下,安装角每正向偏转4°,进口噪声声压级增加1~2dB,出口噪声声压级增加0.5~1.5dB。