KZ25-64-8型轴流式通风机的设计（全套含CAD图纸）
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：
编号：9578969
类型：共享资源
大小：6.99MB
格式：ZIP
上传时间：2018-03-15
上传人：机****料
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
河南
IP属地：河南
50
积分
- 关 键 词：
-
kz25
64
轴流
通风机
设计
全套
cad
图纸
- 资源描述：
-
- 内容简介：
-
外文翻译叶轮机械中的液压非定常流动分析艾伯特鲁普雷希特液压机械与流体力学研究所斯图加特大学，德国摘要计算流体动力学（CFD）在当今流体机械领域于流体机械搜索和发展，以及设计过程中得到了广泛的应用。不过在这些仿真过程中几乎都是应用了稳态激励。但是在本文中，将用非定常模拟显示不同的例子。这里所提出的例子含有不稳定的应用程序与自激，如涡脱落或涡绳、尾水管，以及不稳定的应用程序与外部被迫改变或移动的几何形状，如转子，定子之间的相互作用。这些例子中对非定常流动的要求，潜力和限定条件进行了评估分析。同时特别对湍流模型和必要的计算工作要求进行了讨论。引言十年多来计算流体动力学（CFD）在流体机械的研究和发展，以及在日常的设计和其他方面得到了应用。例如甘姆1车间便是早期的成功范例。有关应用仍在持续增加。这可以在图1的数据中得到。验证凡与CFD交易文件显示比例，其中在液压机械及空蚀是IAHR研讨会提出的。同型Q3D模型的NAVIER欧拉和3DEULER在当代开始通常是与雷伊NOLDS平均有强大的湍流模型（USUALLYTHE的KSTOKES方程）一起使用。这种稳态模拟是常见的方法。由转子和定子相互作用所产生的不稳定激励可以用解决的平均多项式方法来模拟。通过这种方法，可以对零件设计中出现的很多问题得到精确的结果。然而在非稳态流的情况下涡轮机会出现不同的问题。为了获得这种情况下的信息或找到解决这些问题的方案对于非稳态需要对非稳态流进行研究分析。由于这个问题的程度和建模假设的不同，这需要一个更高的计算量，相比稳定状态大约增加510个百分点，不过依靠今天的电脑和软件，非定定常流问题是可以解决的。非定常问题的两个主要类型应当加以区别。第一个是流动与外部强迫不稳定。这可能是不稳定的边界条件几何形状随时间变化造成的，实例便是阀门的关闭、活塞泵流量的改变及转子之间的相互作用；第二个是自激不稳定，这是由湾涡运动，涡脱落（卡门涡旋）或将非定常涡旋引起的，（如尾水管涡带的一个）（这里的不稳定指的是没有得到任何几何形状改变边界条件）；也有可能两种情况共同出现（如引起振动，几何变化涡脱落引起）。所有这些现象可以发生在一个涡轮或泵中，需要不同的解决方案。基本方程和数值方法现代对于液压叶轮机械的研究通常是用雷诺平均NAVIERSTOKES方程对不可压缩流体进行描述。相对于稳态形式该动量方程包含一个额外规定的不稳定变化（1）10JIIJIJIJJIUUPVTXXX是雷诺应力，这是从湍流模型计算。该不可压缩流连续性方程读取为IJ（2）0IXU并且不包含随时间变化的变量，需要强调的是，方程（1）及（2）表现在不同时间和空间。在空间它们显示椭圆行为，因此它们应具备所有表面的边界条件。同时由于他们的抛物线性质，在任何时候他们都不具备反馈。基于这个原因在将来他不需要任何的边界条件。这正如SCHEMATI卡利图所示（图2），这就是时间离散与空间离散研究方法不同的原因。对于空间离散通常应用有限体积或有限元逼近。时间离散则采用与其不同的方法。不过，大多是使用有限差分的方法。其中的几个最常引用的有限差异近似如图3示。除此之外，明确多点结构的RUNGE库塔型或预测校正图表也常得到应用。必须强调的是这里提到的方法按照稳定准则（节能灯标准）需要一个明确的时间限制的步骤。该准则取决于自身速度和地方电网的规模。隐式方法相反，始终稳定，没有限制的时间步骤。它的选择取决于自身因素。为了获得准确的解决方案的时间离散应至少达到，类似于空间离散化。否则将需要非常小的时间步长。ND2对于流体在欧拉坐标中的上述描述同样可以应用于不稳定边界条件与自激不稳定的情况。不过在欧拉坐标中描述移动几何的问题要更为困难。在移动边界情况下使用拉格朗日法进行描述将使问题变得简单，因为流体粒子研究可以追溯到该方法。结合这两种方法，一种称之为拉格朗日欧拉（ALE）的方法可以被加以利用。这种方法适用于解决涉及移动边界的问题。在ALE方法中的参考坐标系，并未提及坐标可以任意选择。在这个参考坐标系中参数的导数可以被描述为（3）JEIJJRILIXTFWUTXFTF,其中坐标拉格朗日坐标；参考坐标；欧拉坐标；参考速度；LIXRIXEIJW由ALE制定的势头方程可以写成如下（4）01IJJIIJIJJIXUVXPUWUT该移动参考系统可任意选择。如果等于零则得到一个欧拉描述，另一方面如果JJW等于流体粒子的速度则获得拉格朗日描述。标量数量在动量方程与运输方程以相同的J方式改变了流项。这也适用于K和方程。在每个时间不长中移动或改变的网格数值实现可以获得一个现有的网格变形。对于大变形，需要进行自动网格平滑计算，甚至在几个时间步长后进行自动网格划分。另一种方法是使用不同的嵌入式移动网，它可以针对对方。在这种情况下，需要配套电网之间的滑动界面。此过程如图4所示。这显示了两个不同的问题，即对转子，定子振动和流体相互作用的圆柱体研究。在FENFLOSS，我们于动态边界条件斯图加特大学应用第二种方法开发出了相应的计算机代码。电网之间的接口通过实现了，其中规定下游的节点值（速度数和湍流量）并且上游的压力和通量表面条件引入。2给出了给出了简略的数值程序，有关更详细的情况读者可以参考3,4。需要强调一点，由于相对于稳态解非稳态模拟会使计算量极大增加，需要相应的并行程序。在这种情况下移动网的ALE方程导致了信息交流的动态变化因为持续联络交流的边界位置，可以随时间变化并因此改变了处理器的计算域，见2。在FENFLOSS中应用了一个隐含的解决方法。正如上面已经提到的，这种方法的好处是对时间步长没有的确定的限制。整体解决方案的步骤以及流体结构相互用如图5所示。如果运动网格不依赖于流体的流动状况，结构环将消失。应用下面的列出了一些应用，并对这些例子涉及的具体问题进行了讨论。首先，展示与自激不稳定相关的实例。电站进水口脱落的涡旋问题描述第一个例子显示了在低头电厂进口流动情况。这是一个具有两个完全而外部的涡轮机运转顺畅，其原因预计出现在旋涡脱落入口。通过数值分析对问题进行了调查，这里试图找到一个解决该问题的办法。图6给出了几何证明，进行了二维和三维的计算。首先试图进行稳态模拟，但没有获得融合的解决方案。因此对其进行了不稳定状态的模拟。结果表明存在一个强大的非定常运动。图7显示了在不同时间步长下的速度分布。清晰可见的是旋涡，从入口和移动脱落到下游的入内涡轮机。这就是轴承发生破坏的原因。为了改善流动情况提出对几何形状进行修改。这种经过修改的几何形状如图8示，与此同时建成。这就不存在了脱落涡旋的问题。有关该问题的进一步详情5,6。讨论由于不能找到收敛的稳定状态解决方案,这表现出了流动本身的不稳定性。含有涡脱的流动经常出现这种情况。对于其而言一个必要条件是，本数据表不包含抑制非定常运动的巨大的人工扩散。这同样适用于所使用的湍流模型。标准K模型通常会产生过高涡粘度，特别是在旋转流动中，因此它往往会抑制非定常运动，在其他应用中将对其再次进行讨论。在许多情况下，为了避免过高的生产动荡，需要对流线曲率进行修正或者建立一个非线性涡粘度方程。湍流模型的另一点是对流动的近壁处理。众所周知，壁面函数对流动分离的预测迟缓。在涡脱中这可能会导致漩涡体积急剧减少，甚至完全抑制旋涡。如果可能的话，通过低雷诺或两层模型解决对壁流动问题可以获得更加准确的结果。根据解决了对壁流动的湍流模型（鲍德温洛马克斯型）得到了上述的结论。问题描述尾水管涡带是自激非定常流模拟的另一例证。在这里考虑的是一个直轴对称扩散器。根据混流式水轮机部分负荷运行情况来选择扩散器的流入条件。这意味着该流动显示出了包含强大漩涡流。入口速度分布和几何形状由图9给出，不同时间步下的瞬时流量由图10给出（绘制出了压力分布表面以及三横截面二次速度矢量）。显然，可以看到软木螺杆非对称式流量表，不过几何和边界条件是完全轴对称的。尾水管涡带图11第二速度和低压力区域代表涡中心，显示在截面S上，在图所9中则表示一定时间步长。显然，可以观察到旋涡中心的变化。这当然会造成压力波动及尾水管的动态力。讨论根据数表和湍流数值模型上述讨论上述也适用于本处，应用标准K模型可以产生一个稳定状态，对称的解决方案。7中对此有所阐述。上面看到的结果通过应用KIM8的多尺度的K模型及简化曲率校正得出。该模型显示的涡粘度比标准模型低得多，在旋转流动中尤其明显。在这里应用壁面函数不存在任何问题，因为流量不稳定源于其中心，而不是由近壁区域干扰所引起。结论上面列举了非定常模拟不同应用，其中涉及了由涡脱落或涡不稳定及由定子和转子相互作用产生的不稳定力所主导的应用实例。所有激励的一个共同特点是需要巨大的计算资源。尤其是对转子，定子相互作用而言，必须考虑整个涡轮及定子和转子所有的流动渠道。这导致许多网格节点和巨大的计算量。另一方面不稳定流旋涡，如尾水管中的尾
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号