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基于车载吸尘器的离心风机风道优化设计研究
| 论文题名： | 基于车载吸尘器的离心风机风道优化设计研究 |
| 关键词： | 车载吸尘器;离心风机;风道优化;动态特性 |
| 摘要： | 离心风机因其压力系数高、体积小等特点被广泛应用于车载吸尘器领域，但在运转过程中往往存在效率低、喘振等问题，影响风机的使用性能。本文针对车载吸尘器用离心风机的综合性能，基于数值模拟结合实验验证的研究方法，对风道流场状态、叶轮变形振动特性展开研究，旨在提高风机的气动性能及运转稳定性，提出了叶轮、静叶导流器结构的优化设计方法，揭示了叶轮在不同工况条件下的力学特性，为风机风道结构优化设计及所适工况提供指导。主要工作内容如下： （1）根据C45型号离心风机的工作特点以及气动性能实验场景建立流场模型，采用RNG k-ε湍流计算方法对原型风机进行气动性能预测，对比实验数据验证了数值模拟方法的可靠性，并对风机内部流场做可视化分析，研究结果指出了原型风机风道结构上存在的不足之处。 （2）通过数值模拟研究不同叶型以及不等叶片数下叶轮结构对风机气动性能的影响。提出了一种将导流器与静叶设计为一体冲压成型件的新型结构，并模拟了导流器静叶风道内的流场状态，根据气流迹线拟合出静叶叶型，分析静叶在不等叶展、叶长及叶片数条件下的风机气动性能，结合气动性能实验验证了风道优化方案的可行性。研究结果表明，优化后的风机在设计工况点处的真空度提高了1%，风机效率提升了4%。 （3）对设计工况点下的叶轮进行强度校核，对比分析叶轮在气动载荷作用及绝对真空条件下的动态特性，结合不同状态下的模态响应，研究叶轮发生应力变形的主要原因，并得出了叶轮在变转速条件下的应力变形以及风机气动性能的变化规律。通过叶轮的极限转速实验对模拟结果做出验证，确定了叶轮发生断裂时的极限转速值，为叶轮的临界转速设计提供参考。研究结果表明，气动载荷对叶轮的应力变形作用并不明显，而由旋转离心力带来的影响更加显著，可考虑在满足叶轮许用应力的前提下，适当提高转速来提升风机的气动性能。 |
| 作者： | 杨波 |
| 专业： | 交通运输 |
| 导师： | 王孝伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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