CN108256185A - 一种用于多翼离心风机叶轮进口面的径向分速度展示方法 - Google Patents

一种用于多翼离心风机叶轮进口面的径向分速度展示方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于多翼离心风机叶轮进口面的径向分速度展示方法，包括以下步骤：a.数据提取，b.坐标系转换，c.径向分速度移动平均，d.极坐标系内的径向分速度表达，e.多翼离心风机蜗壳型线框架下的径向分速度直观展示。本发明将多翼离心风机叶轮进口面的径向分速度在其蜗壳型线框架下进行直观的展示，便于直接观察，有助于分析叶轮进口面的流动情况。

Description

一种用于多翼离心风机叶轮进口面的径向分速度展示方法
技术领域
本发明涉及一种用于多翼离心风机性能研究方法，尤其涉及一种用于多翼离心风机叶轮进口面的径向分速度展示方法。
背景技术
前向多翼离心风机，简称多翼离心风机，通常采用直径比很大的前向叶片，因其具有流量系数大，尺寸紧凑及噪声低等优点，广泛应用于供热通风与空气调节系统(HVAC)。气体轴向进入风机，再转径向进入叶轮中，最终通过蜗壳流出。其中，叶轮作为风机中的做功部件，是风机的重要组成部分。
目前，叶轮进口面的径向分速度通常采用线图(如某一叶高位置处的径向分速度分布)或将叶轮进口面展开成长方形的速度云图展示，虽然上述方法可展示出叶轮进口面的径向分速度分布，但对于分析了解速度分布的规律不直观。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于多翼离心风机叶轮进口面的径向分速度展示方法，将多翼离心风机叶轮进口面的径向分速度在其蜗壳型线框架下进行直观的展示，便于直接观察，有助于分析叶轮进口面的流动情况。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种用于多翼离心风机叶轮进口面的径向分速度展示方法，包括以下步骤：a.数据提取，b.坐标系转换，c.径向分速度移动平均，d.极坐标系内的径向分速度表达，e.多翼离心风机蜗壳型线框架下的径向分速度直观展示。
作为本发明的一种优选技术方案，包括以下步骤：
a.数据提取
首先，根据多翼离心风机的几何模型进行流域提取，所提取的流域包括进口流域、叶轮流域和蜗壳流域，然后，在ICEM CFD软件中对提取的进口流域和蜗壳流域进行网格划分，在ANSYS Turbo-Grid软件中对提取的叶轮流域进行网格划分，接着，将上述三种网格文件导入到CFX软件的CFX-Pre模块中进行数值模拟设置，得到对应的*.def文件，将*.def文件导入到CFX软件的求解器CFX-Solve模块中进行定常数值模拟计算，得到对应的*.res文件，利用CFX软件的后处理CFX-Post模块对*.res文件进行径向分速度的数据提取，即分别提取多翼离心风机叶轮进口面上不同叶高位置处的径向分速度数据vr，并将该叶高位置的笛卡尔坐标值x、y与vr相对应，得到不同叶高位置的*.csv文件；
b.坐标系转换
首先按照公式
x、y：笛卡尔坐标系下的横坐标和纵坐标
θ、ρ：极坐标系下的角度和半径
将笛卡尔坐标系的数据转换到极坐标系，然后按照公式
θ：原始角度
θ'：转换后的角度
将极坐标系下的角度分布转换为随风机的蜗壳型线扩张，圆周角逐渐增大的分布样式，然后将转换后的角度及其对应的径向分速度存储并导入Tecplot软件，得到随风机的蜗壳型线圆周角逐渐增大的径向分速度分布图。
c.径向分速度移动平均
按照公式
t，j：第t或j个半径
n：半径总个数
v：极坐标下的径向速度
vv：移动平均后的径向速度
对径向分速度进行移动平均；
d.极坐标系内的径向分速度表达
按照公式
xt＝Rcos(θ')
yt＝Rsin(θ')
t：数据序号
R：叶轮进口半径或出口半径
xt、yt：叶轮进口或出口上的横坐标和纵坐标
theta：叶轮进口或出口上的第t个数据处的法线方向
xxt、yyt：径向分速度大小终点位置的横坐标和纵坐标
得出极坐标系下的径向分速度分布图；
e.多翼离心风机蜗壳型线框架下的径向分速度直观展示
利用不同颜色对极坐标系下的径向分速度分布图进行填充，并结合多翼离心风机蜗壳型线的分布，最终可得出在蜗壳型线框架下的径向分速度直观展示图。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤a中的叶高位置选取20％、50％和80％。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤b中坐标系转换后的角度分布范围为0°～360°。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明将多翼离心风机叶轮进口面的径向分速度在其蜗壳型线框架下进行直观的展示，便于直接观察，有助于叶轮流动的分析。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明叶轮高度分布图。
图2是本发明坐标系和角度转换示意图。
图3是本发明径向分速度分布图。
图4是本发明径向分速度移动平均后的径向分速度分布图。
图5是本发明极坐标下的径向分速度分布图。
图6是本发明多翼离心风机蜗壳型线框架下的径向分速度直观展示图。
图7是本发明的展示方法流程图。
具体实施方式
参看附图，本发明包括以下步骤：
a.数据提取
首先，根据多翼离心风机的几何模型进行流域提取，所提取的流域包括进口流域、叶轮流域和蜗壳流域，然后，在ICEM CFD软件中对提取的进口流域和蜗壳流域进行网格划分，在ANSYS Turbo-Grid软件中对提取的叶轮流域进行网格划分，接着，将上述三种网格文件导入到CFX软件的CFX-Pre模块中进行数值模拟设置，得到对应的*.def文件，将*.def文件导入到CFX软件的求解器CFX-Solve模块中进行定常数值模拟计算，得到对应的*.res文件，利用CFX软件的后处理CFX-Post模块对*.res文件进行径向分速度的数据提取，即分别提取多翼离心风机叶轮进口面上不同叶高位置处的径向分速度数据vr，并将该叶高位置的笛卡尔坐标值x、y与vr相对应，得到不同叶高位置的*.csv文件；
b.坐标系转换
参看附图2，首先按照公式
x、y：笛卡尔坐标系下的横坐标和纵坐标
θ、ρ：极坐标系下的角度和半径
将笛卡尔坐标系的数据转换到极坐标系，然后按照公式
θ：原始角度
θ'：转换后的角度
将极坐标系下的角度分布转换为随风机的蜗壳型线扩张，圆周角逐渐增大的分布样式，该角度范围为0°～360°，然后将转换后的角度及其对应的径向分速度存储并导入Tecplot软件，得到随风机的蜗壳型线圆周角逐渐增大的径向分速度分布图。如图3所示；
c.径向分速度移动平均
参看附图4，按照公式
t，j：第t或j个半径
n：半径总个数
v：极坐标下的径向速度
vv：移动平均后的径向速度
对径向分速度进行移动平均；
d.极坐标系内的径向分速度表达
参看附图5，按照公式
xt＝Rcos(θ')
yt＝Rsin(θ')
t：数据序号
R：叶轮进口半径或出口半径
xt、yt：叶轮进口或出口上的横坐标和纵坐标
theta：叶轮进口或出口上的第t个数据处的法线方向
xxt、yyt：径向分速度大小终点位置的横坐标和纵坐标
得出极坐标系下的径向分速度分布图；
e.多翼离心风机蜗壳型线框架下的径向分速度直观展示
参看附图6，利用不同颜色对极坐标系下的径向分速度分布图进行填充，并结合多翼离心风机蜗壳型线的分布，最终可得出在蜗壳型线框架下的径向分速度直观展示图。
具体实施方式一：步骤a中的叶高位置选取20％，即图1中c位置。
具体实施方式二：步骤a中的叶高位置选取50％，即图1中a位置。
具体实施方式三：步骤a中的叶高位置选取80％，即图1中b位置。
本发明所公开的多翼离心风机叶轮进口面的径向分速度展示方法，也能够用于叶轮进口面的轴向分速度和切向分速度、叶轮出口面的径向分速度、轴向分速度和切向分速度的展示。
上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。

Claims (4)

1.一种用于多翼离心风机叶轮进口面的径向分速度展示方法，其特征在于：包括以下步骤：a.数据提取，b.坐标系转换，c.径向分速度移动平均，d.极坐标系内的径向分速度表达，e.多翼离心风机蜗壳型线框架下的径向分速度直观展示。
2.根据权利要求1所述的用于多翼离心风机叶轮进口面的径向分速度展示方法，其特征在于：包括以下步骤
a.数据提取
首先，根据多翼离心风机的几何模型进行流域提取，所提取的流域包括进口流域、叶轮流域和蜗壳流域，然后，在ICEM CFD软件中对提取的进口流域和蜗壳流域进行网格划分，在ANSYS Turbo-Grid软件中对提取的叶轮流域进行网格划分，接着，将上述三种网格文件导入到CFX软件的CFX-Pre模块中进行数值模拟设置，得到对应的*.def文件，将*.def文件导入到CFX软件的求解器CFX-Solve模块中进行定常数值模拟计算，得到对应的*.res文件，利用CFX软件的后处理CFX-Post模块对*.res文件进行径向分速度的数据提取，即分别提取多翼离心风机叶轮进口面上不同叶高位置处的径向分速度数据vr，并将该叶高位置的笛卡尔坐标值x、y与vr相对应，得到不同叶高位置的*.csv文件；
b.坐标系转换
首先按照公式
x、y：笛卡尔坐标系下的横坐标和纵坐标
θ、ρ：极坐标系下的角度和半径
将笛卡尔坐标系的数据转换到极坐标系，然后按照公式
θ：原始角度
θ'：转换后的角度
将极坐标系下的角度分布转换为随风机的蜗壳型线扩张，圆周角逐渐增大的分布样式，然后将转换后的角度及其对应的径向分速度存储并导入Tecplot软件，得到随风机的蜗壳型线圆周角逐渐增大的径向分速度分布图。
c.径向分速度移动平均
按照公式
t，j：第t或j个半径
n：半径总个数
v：极坐标下的径向速度
vv：移动平均后的径向速度
对径向分速度进行移动平均；
d.极坐标系内的径向分速度表达
按照公式
xt＝R cos(θ')
yt＝R sin(θ')
t：数据序号
R：叶轮进口半径或出口半径
xt、yt：叶轮进口或出口上的横坐标和纵坐标
theta：叶轮进口或出口上的第t个数据处的法线方向
xxt、yyt：径向分速度大小终点位置的横坐标和纵坐标
得出极坐标系下的径向分速度分布图；
e.多翼离心风机蜗壳型线框架下的径向分速度直观展示
利用不同颜色对极坐标系下的径向分速度分布图进行填充，并结合多翼离心风机蜗壳型线的分布，最终可得出在蜗壳型线框架下的径向分速度直观展示图。
3.根据权利要求1或2所述的用于多翼离心风机叶轮进口面的径向分速度展示方法，其特征在于：所述步骤a中的叶高位置选取20％、50％和80％。
4.根据权利要求1或2所述的用于多翼离心风机叶轮进口面的径向分速度展示方法，其特征在于：所述步骤b中坐标系转换后的角度分布范围为0°～360°。
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