XK-200型渦輪式氣流分級機的研究工作

作者：紅星機器 發表于： 2012-08-23 14:33:06

楊帥軍老師 紅星技術工程師

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通過分析國內外渦輪空氣分級機的研究開發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值模擬方法來研究渦輪式氣流分級機內部流場。根據其內部流場分布的特點，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，探索適當的流場數值模擬方法來模擬和分析分級機內部流場的分布情況，以指導改進分級機流道的優化設計、設計方案評估優化及工藝參數(如分級機進出口壓力、二次風的進風量等)的優化等。

結合X-K-200型渦輪式氣流分級機的研究開發，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，發現原初步設計模型分級區內存在著突變過流斷面。通過內部流場數值模擬證實了原初步設計方案分級區流道設計不合理。

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部流場相當困難。考慮到分級機的進行特點，其氣相場已能反映出整個分級機內部流場的流動情況，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部流場。

3、為了優選設計方案，在三種方案模型的邊界條件、求解控制參數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值模擬分析。

4、為確定出三種方案中的優秀設計，對分級機噴嘴出口產生的超音速速度大小、噴嘴出口到混合區中心速度的哀減情況及分級區內三維分速度(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流道內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腔流場的重要因素;

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