变工况对离心风机叶轮磨损的影响 .pdfVIP

学兔兔 2013年第9期 煤 炭 工 程 doi：10．1l799／ce201309036 变工况对离心风机叶轮磨损的影响 孔庆杰，吴 倩 (河海大学，江苏 南京 211100) 摘 要：文章借助FLUENT软件对变工况离心式通风机进行了气固两相流的数值模拟，在进 行数值模拟时采用整机流场的模拟，使用面发射源，分析工况变化对离心风机叶片压力面的磨损 情况，得出相对优质的风机运行工况，在此基础上采取措施控制风机的磨损。 关键词 ：离心风机 ；叶轮磨损 ；变工况 ；气固两相流 ；数值模拟 中图分类号：TD724 文献标识码 ：B 文章编号：1671—0959(201303 在冶金、化工、煤矿等行业，大量使用离心风机进行 整体划分网格数大且不精确，采用分段切割单独划分；对 含尘气体的输送 ，由于受使用环境影响，含尘风机往往偏 于流体区域中梯度变化 比较大的地方采用局部加密，而梯 离设计工况运行 ，由此产生分离失速、颤振、稳定性及其 度变化比较缓慢的部分设置稀疏网格，使计算结果更加准 控制等问题 ，固体颗粒对风机壁面的冲击磨损也更严重， 确。将风机模型分为5个流动区域，分别为进 口管路 (类型 文章借助流体计算软件FLUENT对变工况下离心风机气 固 cooper，网格大小为 10)，集流器入 口区(类型 cooper，网格 两相流进行了数值模拟及分析，找到变工况下风机 内部流 大小为 8)、叶轮入 口区(类型TGfid，网格大小为 6)、叶轮 场的流动特性变化与磨损变化 ，并 以此为依据，为离心风 流动区(类型TGfid，网格大小为5)和蜗壳区分两部分 (类 机实际运行磨损控制提供依据。 型分别为TGfid和cooper，网格大小分别为6和8)，网格总 以往对于风机磨损的数值模拟研究方法主要着重只模 数为 1511901个，整个网格质量 0．8～1的网格数为 178个 ， 拟叶轮流道等单个部位，但是由于离心式通风机结构非常 占总网格数的0．01％，说明整体网格划分较为理想。 复杂，并且蜗壳的非对称性会对叶轮 内部的流场造成较大 1．3 数学模型 的影响。因此 ，仅仅模拟单个部位所得到的结果是不准确 本文采用FLUENT公司的软件 FLUENT6．3来进行模拟 的，文章对离心式通风机进行 了整机流场的数值模拟 ，在 分析，求解器选用离散、隐式、三维稳态；湍流模型选用 进行离心风机气固两相流数值模拟时，颗粒源考虑使用面 RNGk—s双方程模型，压力速度耦合方式选用 SIMPLE算 发射源 ，位置就设在整个风机管路进 口平面上，整个数值 法 (压力一速度校正方法 )；设置叶轮为 MovingReference 模拟过程对风机变工况的研究更接近实际情况。 Frame，转速 2800r／min，叶轮上 叶片与前后盘设置 为 MovingWall，相对转速为0，即他们与叶轮一起转，机壳壁 1 物理模型及其边界条件 面设为StationWall。对离心风机气 固两相流进行数值模拟 1．1 物理模型 时选用离散相模型，计算中分别用欧拉法处理气相场和拉 由于离心风机的结构 比较复杂，直接在 GAMBIT中建 格朗日法处理离散相颗粒场，采用三维稳态的湍流气流场 模 比较难，且 GAMBIT本身精度 比较低 ，因此本文利用 迭加三维离散相颗粒场进行数值模拟。 Pro／E软件对前面磨损试验中所用的离心风机进行建模 ，在 1．4 边界条件 风机实体模型基础上