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齿形襟翼及跨度对风机气动性能影响的数值研究

2021-12-21叶学民胡佳密李春曦

动力工程学报 2021年12期

郑 楠, 叶学民, 胡佳密, 李春曦

(华北电力大学 能源动力与机械工程学院,河北保定 071003)

大型轴流风机具有效率高、流量大和调节性好等优点,被广泛应用于能源、航空和冶金等领域,但其运行过程中仍存在高噪声和高能耗等问题。随着智能工业4.0的推进,对工业设备运行提出了高效低噪等新要求,为此开展主动流动控制降噪和提高风机性能的研究具有重要意义[1-2]。

翼型尾缘涡流噪声是气动噪声的重要组成部分,通过控制尾迹可有效降低翼型噪声,常用的尾缘主动流动控制措施包括尾缘开槽、锯齿尾缘、尾缘吹气和尾缘穿孔等[3-4]。锯齿尾缘叶片技术简单易行,降噪效果突出,应用广泛。黄琪琪等[5]和马扬等[6]通过风洞实验表明倾斜锯齿尾缘降噪效果比传统锯齿尾缘更优,可降噪1.15~2.38 dB。唐俊等[7]采用实验和数值模拟方法研究了正弦形锯齿结构对风机气动性能的影响。汪瑞欣等[8]采用数值模拟分析了齿高分别为2.5%、5.0%、7.5%和10.0%弦长的锯齿尾缘对风力机气动噪声的影响,结果表明随齿高增加,噪声先增后减。Zuo等[9]采用嵌入式大涡模拟(ELES)计算了齿长分别为5%和10%弦长的锯齿尾缘对NACA0018气动噪声的影响,结果表明较长锯齿可抑制尾缘噪声。叶学民等[10]通过数值模拟指出锯齿尾缘可显著降低轴流风机中低频段噪声,且降噪效果与齿长成正比,但风机性能有所下降。

已有研究发现,垂直于翼型尾缘的襟翼结构简单、增升效果突出。Li等[11]将高度分别为0.5%、1%、2%和3%弦长的Gurney襟翼(GF)应用于轴流风机,其全压分别提升12.01%、16.78%、18.16%和24.96%;……

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