Численное исследование функциональных ограничений анти

Jun 27, 2023

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 15240 (2022) Цитировать эту статью

943 Доступа

Подробности о метриках

Остановка осевого вентилятора напрямую связана с такими вредными явлениями, как ухудшение производительности, вибрация, шум и нестабильность потока при низких скоростях потока. В качестве своего рода пассивного метода управления сваливанием нами были предложены двумерные пластины, так называемые противосвалочные плавники (ASF), которые крепились внутри корпуса. В этом исследовании влияние ASF на структуру внутреннего потока было визуально исследовано в канале потока, и его тенденция обсуждалась с помощью кривой производительности. Впоследствии функциональные ограничения ASF для различных параметров конструкции, которые ASF может получить аэродинамически, были представлены в качестве основного направления данного исследования. Каждый однофакторный анализ проводился, и параллельно наблюдалась картина внутреннего течения в момент, когда АЧС утрачивала свою функцию. По радиальной длине, осевой длине, количеству ребер и положительному тангенциальному углу АСФ практически сохранял свою функцию до ограничения по предотвращению нестабильности, но радикально терял свою функцию при определенном расходе. При осевом зазоре и отрицательном тангенциальном угле АСФ постепенно утрачивала свою функцию. В основном это исследование было основано на численном анализе, а эффективность была подтверждена экспериментальными испытаниями.

При более низких скоростях потока в жидкостных машинах «срыв» является одним из наиболее вредных явлений, вызывающих различные нестабильности из-за увеличения угла падения. На основе теоретического и эмпирического обсуждения, хорошо известного в нашей области, неблагоприятными факторами, которые могут содержаться в скорости срыва потока, являются следующие: положительные градиенты (деградация) на кривой производительности (\(Q\)–\(P\) или \(\varPhi\)–\(\varPsi\))1,2; противоток и вращающийся застой внутри впускного канала3,4; колебательное напряжение лопатки5; колебания давления6; вибрация7,8; шум9,10. Здесь обратный поток должен развиваться от передней кромки лопасти (ротора) (LE) и постепенно увеличиваться в размахе и по потоку по мере уменьшения скорости потока, тогда как интенсивность других факторов, таких как колебания давления, вибрация и шум, может не быть обратно пропорциональным скорости потока. Независимо от каждой интенсивности, если эти факторы, влияющие на скорость срыва потока, подавляются без какой-либо нестабильности, эффективная работа может быть обеспечена за счет увеличения запаса срыва. Доступна система без задержек для более широкой регулировки расхода.

Соответственно, исследователи десятилетиями пытались контролировать стойло. Их глубокие усилия в конечном итоге окупились благодаря эффективности предотвращения сваливания; однако каждый из них может столкнуться с крупными или незначительными недостатками в каждом конкретном случае: действующие устройства и системы; стоимость и время; сложная конструкция; место для установки и техническое обслуживание; ухудшение производительности (или изменение) по сравнению с проектной спецификацией. Эти недостатки затрудняют активное применение каждого метода управления сваливанием в промышленных областях. Стойлом необходимо управлять более практичным и простым способом.

В качестве своего рода метода пассивного управления нами было предложено прикрепить двумерные пластины, так называемые противосрывные плавники (ASF), внутри впускного кожуха и по направлению к валу11,12. В процессе проектирования осевая направленность ASF (угол; \(\beta\)) не учитывалась, поскольку она неизбежно вызывает абсолютный угол потока на входе в лопатку и приводит к снижению (или изменению) производительности даже вблизи расчетного потока. скорость, т. е. ASF имел двумерную геометрию. Характеристики, которые можно было получить с помощью этого метода, заключались в следующем: отсутствие работающих устройств и систем; нет дополнительного места; простая конфигурация; оперативность (сварка или крепление на месте; полупостоянный); гарантированная производительность, основанная на проектной спецификации; независимо от материала (железо, резина, пластик и т. д.). Прежде всего, этим методом удалось полностью подавить положительные градиенты на кривой \(Q\)–\(P\); то есть с помощью ASF ожидалось подавление нестабильности, вызванной сваливанием. Здесь необходимо учитывать функциональные ограничения противостопорных характеристик.