XK-200型渦輪式氣流分級機的研究工作

作者：紅星機器 發(fā)表于： 2012-08-23 14:33:06

楊帥軍老師 紅星技術工程師

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通過分析國內(nèi)外渦輪空氣分級機的研究開發(fā)狀況及存在的主要問題，結合某單位新研制的XK-200型渦輪式氣流分級機的需要，探索采用全流道流場數(shù)值模擬方法來研究渦輪式氣流分級機內(nèi)部流場。根據(jù)其內(nèi)部流場分布的特點，輔助設計出分級精度高和分級效率高的高性能渦輪分級機。同時，探索適當?shù)牧鲌鰯?shù)值模擬方法來模擬和分析分級機內(nèi)部流場的分布情況，以指導改進分級機流道的優(yōu)化設計、設計方案評估優(yōu)化及工藝參數(shù)(如分級機進出口壓力、二次風的進風量等)的優(yōu)化等。

結合X-K-200型渦輪式氣流分級機的研究開發(fā)，我們完成如下相關研究分析工作:

1、定性研究分析XK-200型渦輪式氣流分級機的結構、工作原理及其特點。分析分級機原初步設計方案模型的流道形狀，發(fā)現(xiàn)原初步設計模型分級區(qū)內(nèi)存在著突變過流斷面。通過內(nèi)部流場數(shù)值模擬證實了原初步設計方案分級區(qū)流道設計不合理。

2、由于分級機是一種“氣一固”兩相流體機械，其內(nèi)部流場的流動情況相當復雜，運用兩相流來計算整個分級機的內(nèi)部流場相當困難?？紤]到分級機的進行特點，其氣相場已能反映出整個分級機內(nèi)部流場的流動情況，對流動模型進行簡化，采用氣相單相流的流場計算分析分級機內(nèi)部流場。

3、為了優(yōu)選設計方案，在三種方案模型的邊界條件、求解控制參數(shù)等均采用相同設置條件下，應用商用軟件FLUENT對XK-200型渦輪式氣流分級機的三種方案模型進行流場的數(shù)值模擬分析。

4、為確定出三種方案中的優(yōu)秀設計，對分級機噴嘴出口產(chǎn)生的超音速速度大小、噴嘴出口到混合區(qū)中心速度的哀減情況及分級區(qū)內(nèi)三維分速度(軸向速度、徑向速度和切向速度)的分布情況進行分析比較，以確定出優(yōu)秀設計方案。

對三個模型的計算結果進行對比分析，得出了以下結論:

1、氣流式渦輪分級機的分級區(qū)流道內(nèi)不能存在狹窄過流斷面;

2、分級葉輪的長短是影響分級機內(nèi)腔流場的重要因素;

3、分級機的出口壓力、葉輪的旋轉(zhuǎn)速度及二次風量等都是影響分級機內(nèi)腔流場的重要原因。