發電機散熱風機性能分析及優化設計

發電機散熱風機性能分析及優化設計

1.概述

本項目針對8MW發電機散熱風機開展流體仿真分析，采用計算流體力學方法（CFD）獲取了其流量-性能曲線；并在此基礎上，以提高指定流量下風機的輸出壓力為目標，對風機葉片線型開展了優化設計。項目的主要內容分為以下三個部分：

1. 幾何外形獲取；
2. 風機流體仿真分析，得到流量-壓力曲線；

2.幾何獲取

該風機為無蝸殼、后向式構型，總體幾何參數測量如下：

表 1 風機總體幾何參數

ID	Parameter	Name	Unit	Value	Remark
1	葉輪外徑	D2	mm	754
2	葉輪進口直徑	D0	mm	362
3	葉片進口直徑	D1	mm	375
4	出口寬度	b2	mm	98
5	進口寬度	b1	mm	132	有倒角
6	葉片出口安裝角	β2A	deg	0
7	葉片進口安裝角	β1A	deg	31
8	葉片數	Z	-	12

圖 1 無蝸殼風機幾何布局

 

圖 2 風機三維模型

 

3.風機性能分析

3.1將換熱器后部截面設置為計算入口，氣流進入發電機內部的截面設置為計算出口，對整個流場域開展網格劃分，網格總數約330萬。

圖 3進出口設置

 

 

圖 4風機網格劃分

 

仿真設置參數：

表 2 仿真設置

ID	Parameter	Name	Unit	Value	Remark
1	空氣密度	ρ	kg/^3	0.997
2	出口參考氣壓	P0	bar	1.001
3	風輪轉速	ω	rpm	2890
4	入口流量	Flow	m^3/hour	4000~20000

 

4.仿真結果

4.1性能曲線

圖 5 流量-全壓曲線

 

 

4.1 流場分析

風機腔體內特征截面壓力、速度、流線的分布，見圖6。

  

(a)全壓                             (b)風輪剖面速度矢量

 

(c)局部速度分布                             (d)局部全壓分布