[发明专利]一种高海拔环境下离心风机性能预测方法

说明书

本发明属于流体机械技术领域，提供一种高海拔环境下离心风机性能预测方法，包含如下步骤：S1：根据高海拔大气静力学理论，建立大气压力与海拔高度的对应关系方程；S2：建立离心风机流场计算物理模型，并进行网格划分；S3：根据高海拔地区大气压力值，定义风机模型边界条件；S4：使用计算流体力学(CFD)方法对不同工况条件下的风机流场进行稳态仿真计算，待计算收敛后，输出风机模型出口平均风速、压力和叶轮转矩；S5：计算风机性能参数，并绘制高海拔环境下离心风机性能曲线。此方法能够提高对高海拔环境下离心风机性能预测的准确性，对高海拔地区风机选型和工况调节具有指导意义。

技术领域

本发明属于流体机械技术领域，具体涉及一种高海拔环境下离心风机性能预测方法。

背景技术

离心风机作为重要的通风、排尘及冷却设备，广泛应用于工厂、矿井及隧道等场景。然而随着海拔的升高，低压、缺氧、寒冷干燥等气候环境极大程度影响着电气机械设备的正常运转，使离心风机在高海拔地区的运行性能异于平原地区，并导致风机出现动力不足现象，制约着高海拔地区资源高效利用和安全生产。因此，准确预测高海拔环境下离心风机性能参数对高海拔地区风机选型和工况调节具有重要意义。

目前高海拔地区风机性能的预测方法主要为理论分析法。该方法使用时依据以往的简单经验公式，忽视了不同风机间的个体差异，得到的结果准确性较低。因此，本发明提出了一种高海拔环境下离心风机性能预测方法，考虑了风机的结构特性，提高了预测结果的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于高海拔环境的离心风机性能预测方法，以解决现有方法预测结果不准确的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

发明一种高海拔环境下离心风机性能预测方法，具体步骤如下：

S1：根据高海拔大气静力学理论，建立大气压力与海拔高度的对应关系方程；

S2：建立离心风机流场计算物理模型，并进行网格划分；

S3：根据高海拔地区大气压力值，定义风机模型边界条件；

S4：使用计算流体力学(CFD)方法对不同工况条件下的风机流场进行稳态仿真计算，待计算收敛后，输出风机模型出口风流平均风速、压力和叶轮转矩；

S5：计算风机性能参数，并绘制高海拔环境下离心风机性能曲线。

进一步，S1所述大气压力与海拔高度的关系方程为：

式中，h为海拔高度，g为重力加速度，T为大气温度，R_g为气体常数，P₀为平原环境大气压力，P_h为海拔高度为h时的大气压力。

进一步，步骤S2所述物理模型包括离心风机蜗壳、蜗舌、叶轮、集流器等全部特征结构。

进一步，步骤S2所述网格为非结构性四面体网格，且风机叶轮区为网格加密区。

进一步，步骤S3所述高海拔地区大气压力值由S1中方程计算得到。

进一步，步骤S3所述模型边界条件包括风机运行环境气压、速度入口边界、压力出口边界、无滑移固定壁面和风机叶轮旋转转数。

进一步，步骤S5所述风机性能参数包括压力、输出功率、轴功率和效率。

进一步，输出功率计算公式为：

N_fi＝Q·H

式中，N_fi为输出功率，Q为风机风量，H为风机压力。

进一步，风机风量计算公式为：