烘干房循環(huán)風(fēng)機(jī)的物理模型

某600 MW 機(jī)組配套的兩級動(dòng)葉可調(diào)軸流一次風(fēng)機(jī)，流體計(jì)算域包括從集流器到擴(kuò)壓器的內(nèi)部通道，固體計(jì)算部分為葉輪葉片部分。原風(fēng)機(jī)每級導(dǎo)葉數(shù)目為23 片，改造方案圍繞導(dǎo)葉數(shù)目進(jìn)行。風(fēng)機(jī)動(dòng)葉片和導(dǎo)葉片數(shù)目通常是互質(zhì)的，可以減少上游氣流對下游的沖擊，減少氣流脈動(dòng)及噪聲。改造方案成組減少或者增加導(dǎo)葉片，其中導(dǎo)葉數(shù)目減少為方案一至方案三，導(dǎo)葉數(shù)目增加為方案四至方案六。消聲器箱體內(nèi)壁采用一定厚度的高密度吸聲材料，在提高箱體隔聲量的同時(shí)增加吸聲材料對低頻噪聲的吸聲系數(shù)?；谳S流風(fēng)機(jī)軸向可以分區(qū)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，烘干房循環(huán)風(fēng)機(jī)采用分區(qū)法將流體計(jì)算區(qū)域劃分為集流器區(qū)、級動(dòng)葉區(qū)、級導(dǎo)葉區(qū)、第二級動(dòng)葉區(qū)、第二級導(dǎo)葉區(qū)和擴(kuò)壓器等6 個(gè)部分，因?yàn)閯?dòng)葉區(qū)內(nèi)流動(dòng)較復(fù)雜，故采用尺寸函數(shù)對動(dòng)葉區(qū)進(jìn)行加密，而其他區(qū)域采用較為稀疏的網(wǎng)格。在模擬中進(jìn)行了網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證，烘干房循環(huán)風(fēng)機(jī)分別采用260 萬、380 萬、560 萬和820 萬等網(wǎng)格數(shù)對風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能進(jìn)行計(jì)算，在保證較好的計(jì)算精度和計(jì)算成本的前提下，確定網(wǎng)格數(shù)為560 萬，在此網(wǎng)格數(shù)下時(shí)間成本和模擬精度好。運(yùn)動(dòng)方程為三維定常雷諾時(shí)均N-S 方程，采用可有效解決旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和二次流的Ｒealizable k － ε 湍流模型，烘干房循環(huán)風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉區(qū)采用多重參考系模型。在數(shù)值模擬中，以集流器入口和擴(kuò)壓器的出口作為整個(gè)計(jì)算域進(jìn)出口，邊界條件為進(jìn)口速度和自由流出。進(jìn)出口流量殘差小于10 － 5，各方向的速度及k、ε 等參數(shù)的殘差小于10 － 4，認(rèn)為當(dāng)前計(jì)算達(dá)到收斂要求。

在烘干房循環(huán)風(fēng)機(jī)額定工況下進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)。兩個(gè)葉輪轉(zhuǎn)速2900r/min，容積流量708m3/min，風(fēng)機(jī)壓力5757pa，總壓效率77.3%。風(fēng)機(jī)以額定功率運(yùn)行，風(fēng)機(jī)上安裝的三向加速度傳感器將測點(diǎn)處的振動(dòng)信號(hào)傳送給SCADAS多功能數(shù)據(jù)采集裝置。采集裝置與計(jì)算機(jī)中的信號(hào)分析系統(tǒng)lmstestlab相連，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。通過信號(hào)分析，得到了烘干房循環(huán)風(fēng)機(jī)測試位置的頻譜特性。由于電機(jī)的激振和內(nèi)部流場的氣動(dòng)力是風(fēng)機(jī)振動(dòng)的主要激振源，在烘干房循環(huán)風(fēng)機(jī)入口、一級葉輪、二級葉輪、電機(jī)和風(fēng)機(jī)殼體出口周圍設(shè)置四個(gè)測點(diǎn)，共20個(gè)測點(diǎn)?？傮w而言，風(fēng)機(jī)進(jìn)出口聲功率水平較低，氣流在這兩個(gè)位置穩(wěn)定，幾乎沒有渦流。四個(gè)加速度計(jì)測試五次。每個(gè)傳感器有三個(gè)通道：X、Y和Z。它們分別對應(yīng)于風(fēng)扇的軸向、垂直和水平徑向。信號(hào)分析系統(tǒng)的參數(shù)是在傳感器、采集儀器和計(jì)算機(jī)準(zhǔn)確連接后設(shè)置的。當(dāng)轉(zhuǎn)速為2900r/min時(shí)，基頻約為48.3Hz?？紤]到氣動(dòng)激勵(lì)頻率較高，采樣頻率設(shè)為6400Hz，設(shè)定后進(jìn)行信號(hào)采集。

冷風(fēng)通過烘干房循環(huán)風(fēng)機(jī)倉底通風(fēng)口進(jìn)入倉內(nèi)，由下至上通過軸流風(fēng)機(jī)出口排出倉外。糧堆由下向上依次冷卻，冷卻梯度和變化趨于平衡。由于進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口在同一壁面上，形成了由近風(fēng)扇到遠(yuǎn)風(fēng)扇的溫度梯度。在同一平面上，當(dāng)靠近擋谷網(wǎng)的谷物溫度達(dá)到-10.0C時(shí)，遠(yuǎn)離風(fēng)扇的谷物溫度為-8.0C，比平均谷物溫度高出2C。在烘干房循環(huán)風(fēng)機(jī)通風(fēng)過程中，通過鋪膜改變通風(fēng)方向，可以有效地解決糧食溫度梯度問題。因此，烘干房循環(huán)風(fēng)機(jī)殼體的模態(tài)試驗(yàn)可以避免外界激振力的固有頻率，從而有效地避免共振。針對特殊部位的冷卻效果，采用風(fēng)機(jī)型軸流風(fēng)機(jī)的負(fù)壓通風(fēng)，各點(diǎn)氣流均勻穩(wěn)定。由于溫差的存在，在晶粒溫度較高的部位容易出現(xiàn)露水現(xiàn)象，且四角不易受外界低溫影響，溫度較高。在谷底溫度變化過程中，烘干房循環(huán)風(fēng)機(jī)通風(fēng)后谷底較低溫度是由于與冷空氣的密切接觸，提高了通風(fēng)冷卻效果。從糧食上層的冷卻效果來看，通風(fēng)后溫度高，主要是由于夏季糧食的儲(chǔ)存。上層受溫度升高和倉庫溫度升高的影響，以及積溫升高的原因。糧堆中間層的溫度梯度接近操作規(guī)程，說明干冷空氣通過糧堆是均勻的。