轴流风机扇叶CFD模拟：流场优化与性能提升策略

轴流风机与传统的离心风机相比，其主要特点是高流量、低扬程，这使得它在汽车工业等需要大量空气流通的场景中表现出显著优势。其简单的结构和易于操作的特点使其在诸多应用中占据重要地位。对于轴流风机的性能提升和过流部件优化具有至关重要的作用，这不仅有利于设备本身的效率提升，也对整个国民经济的能源利用效率有深远影响。 本论文聚焦于轴流风机内部流场的三维数值模拟，运用计算机流体动力学（CFD）技术，对风机在实际风洞实验条件下的流速矢量和压力分布进行了深入研究。研究过程遵循从整体到局部的分析策略，首先确保了模拟环境与实际测试状态的匹配，以便获取准确的数据基础。 核心研究内容包括： 1. 在风洞实验环境下，对风机的实际运行状态进行了详尽的流场分析，选取与测试条件接近的边界条件，以便更精确地模拟真实工况。 2. 通过对比分析，发现扇叶对整个流场和风机性能的影响尤为关键，因此，扇叶成为后续研究的重点关注对象。 3. 对公司QS1304型号风扇的扇叶周围的流场进行了深入研究，提出针对性的改进方案，并将实测特性和数值模拟结果进行对比，验证了模拟方法的有效性和实用性。 4. 改进后的扇叶在送风实验中进行了验证，实验数据与模拟计算结果相符，这进一步确认了数值模拟技术在轴流风机设计中的应用价值，同时也为未来扇叶设计提供了有价值的设计建议。 5. 风扇在工作状态下，除了基本的流场分析，还进行了简单的变形分析和模态分析，以了解在工作过程中可能遇到的动态响应问题，为提高风扇的稳定性和耐久性提供了理论依据。 关键词：轴流风机，扇叶，流场，CFD，三维数值模拟，风洞实验，风扇性能优化。通过这些研究，论文为提升轴流风机的性能提供了关键技术支持，对相关领域的工程实践和技术进步有着积极的推动作用。