为了有效改善轴流风机气动和声学性能,以带后置导叶的OB-84型单级动叶可调轴流风机为对象,利用Fluent软件和Ansys有限元分析模块,对比叶片弯曲前后风机的气动性能和内流特征,分析其静力结构特性并进行了噪声预估。结果表明:叶片弯曲后风机全压提高,大体积流量侧气动性能改善效果明显,设计工况点前弯3.0°性能提升最佳,全压和效率分别提升了3%和0.16%;前弯叶片增大了叶根区轴向速度,延缓了叶根区分离流动的出现,提升了叶片中下部做功能力,减小了叶顶区吸力面与压力面间的压差,有效抑制了叶顶泄漏流的产生;弯曲叶片对降低声功率级影响较小,但可缩小高噪声区分布,从而降低风机噪声。

利用Fluent软件预测了风力机翼型在覆冰状态下的气动性能和气动噪声,采用大涡模拟与基于Lighthill声类比的FW-H模型相结合的方法模拟了不同覆冰状态下的声压级频谱和功率谱密度分布特征,分析了攻角和来流风速对声压级频谱和功率谱密度分布特征的影响。结果表明:覆冰使翼型的气动性能下降,升力减小,气流与壁面提前分离并进入失速区;明冰对翼型气动性能的影响最显著,霜冰次之;翼型覆冰后气动噪声明显增大,尤其覆明冰时翼型的气动噪声更突出;翼型覆冰前后气动噪声均随攻角增大而提高,未达到和超过失速攻角时气动噪声分别呈低频离散特性和宽频特性;来流风速对气动噪声的影响体现在总声压级上,各监测点的总声压级均随来流风速的增大而增强。

基于大涡模拟对采用不同跨度齿形襟翼(TGF)的动叶可调轴流风机进行了数值研究,探讨了襟翼及其跨度对风机性能、气动噪声和静压分布的影响,分析了噪声与涡结构分布的内在联系。结果表明齿形襟翼可显著提高风机全压,且全压增幅与襟翼跨度成正比,襟翼跨度为0.9时的全压提高1 409 Pa;采用齿形襟翼后的风机降噪量随襟翼跨度的减小而增大,襟翼跨度为0.7时的降噪量达18.33 dB;齿形襟翼削弱了叶片尾迹强度,改善了叶根泡状涡尺寸,在襟翼顶部形成一较长管状涡,减弱了尾涡与叶顶泄漏流的相互作用;襟翼跨度越小,改善成效、降噪效果越显著;襟翼跨度为0.9时的齿形襟翼在改善全压、拓宽高效区和降噪等方面的综合性能最优,且在变安装角工况下可有效提升风机全压、改善大流量侧效率。

为研究导叶安装角对两级动叶可调轴流风机性能及静力结构的影响，采用Fluent软件对第一级导叶安装角改变前后两级动叶可调轴流风机进行了三维数值模拟，分析了导叶安装角对风机气动性能、内流特征和静力结构影响。结果表明:导叶安装角负向偏转时的全压优于原风机，且同一流量下，增大安装角可提高风机全压，安装角正向偏转与之相反;安装角负向偏转后的风机效率均略微低于原风机，而正向偏转后在小流量侧其效率高于原风机，在大流量侧其效率低于原风机，且随流量增加效率下降愈明显。导叶安装角负向偏转后动叶表面总压分布发生明显改变，做功能力显著增强，第二级动叶区和导叶区熵产率有所增加;其第二级动叶等效应力及总变形分布基本不变，但应力和总变形最大值有所增加，固有频率有所降低。

以OB-84型动叶可调轴流风机为研究对象,采用大涡模拟和FW-H声学模型对锯齿尾缘动叶风机进行了数值模拟,探讨了不同锯齿长度的尾缘对风机气动噪声、压强脉动及性能的影响,并分析了其流场特征和降噪机理。结果表明:锯齿尾缘可明显降低风机的中低频段噪声和流道中气流的压强脉动强度,锯齿长度越大,其影响越明显;锯齿尾缘增强了尾流区的流动掺混,改变了动叶尾缘脱落涡结构,形成了2层整齐的"梳状"流向对涡,由此降低了风机的气动噪声;模型A、模型B和模型C均可以在设计流量或小流量下提高风机效率,以模型A提升最明显,但在大流量下性能均低于原风机。

为研究导叶数目对轴流风机性能的影响,文章以某两级动叶可调轴流风机为研究对象,模拟了第一、二级和两级导叶数目变化时的风机性能,并分析了其对风机性能和流场特征的影响。研究结果表明:导叶数目减少后,风机性能整体高于原风机;导叶数目增加后,风机性能未必高于原风机。其中,两级导叶数目均减至21片时的风机性能最佳,在设计工况下,全压提升119 Pa,效率提升0.4%。在此方案下,第二级动叶做功能力和导叶扩压能力均得到提升,导叶数目变化对下游流场有显著影响,而对上游流场影响较小。

以4-73N08D离心式通风机为对象，对装有分别配合轴向导流器和简易导流器的进气箱的风机在导流器不同开度下进行了风机性能和噪声试验研究。性能试验表明，第1种进气箱结构较为合理，气动性能较好；当风机装有进气箱时，与出口端节流调节相比，采用两种导流器调节均可起到节能作用，且轴向导流器的调节性能优于简易导流器。噪声试验结果表明，风机A声级噪声随效率升高而降低，随导流器开度关小而升高。

为研究长短复合导叶对动叶可调轴流风机性能的影响,以某大型两级动叶可调轴流风机为对象,构建了第二级导叶后部和前部长分别依次缩短10%等10种长短复合导叶方案,采用FLUENT软件对不同方案下的轴流风机进行了三维定常数值模拟,分析了复合导叶对风机性能、内流特征和静力结构的影响。研究表明:长短复合导叶对轴流风机的性能有显著影响,在中小流量侧导叶后部缩短10%和20%方案气动性能得到提升,在大流量侧则与之相反;其他缩短方案其性能均低于原风机,导叶后部缩短风机性能优于导叶前部缩短情形;在设计工况下,导叶后部缩短10%时第二级动叶表面压力发生变化、做功能力增强,整机熵产率有所增加,第二级动叶应力和总变形有所增大,振动减弱,但满足使用要求。

液膜流的水动力稳定性作为保障其高效传热传质性能的重要因素之一，受多种因素的制约和影响。当气液界面处存在因气流流动而产生剪切力作用时，剪切力将通过改变界面处的边界条件，从而影响液膜流动的稳定性。基于边界层理论，采用积分法建立了剪切力作用下降液膜表面波演化方程，分析了界面剪切力对水动力稳定性的影响。研究表明，正向剪切力为不稳定性因素，反向剪切力在较小雷诺数时为不稳定因素，在大雷诺数时为稳定性因素；正向剪切力使临界波数和临界波速增大，反向剪切力使其减小；剪切力对临界波速的影响在不同雷诺数下也有所不同。

简述并联管路特性及流量分配综合实验系统的组成，介绍该实验系统的功能。通过实验，学生能够掌握单支管路阻力特性曲线的绘制和并联管路阻力特性曲线的绘制方法；能够分析不同阀门开度对管路阻力特性曲线的影响。