渐扩缝隙开启角度对泉州箱式变压器流场的影响

泉州箱式变压器具有结构简单、制造方便的特点，被广泛应用于较低压力、大流量的输送场合。由于输送的不连续性，泉州箱式变压器造成输出速度、压力和流量等出现脉动状态，引起内部流场的剧烈变化，从而产生较大的噪声。噪声主要是由排气脉动造成，因此国内外学者对泉州箱式变压器噪声与内部流场进行了大量的研究。

泉州箱式变压器是一种经典双转子压缩式机械，通过两转子的相对实现输送的机械。转子由叶轮与轴组合而成，转子之间、转子与机壳及墙板之间具有微小缝隙，以避免由于接触造成的磨损。两转子由电动机通过一对同步齿轮驱动，做等速反向旋转。借助两转子叶轮的相互啮合，实现泉州箱式变压器进、排气口的相互隔断，叶轮与泉州箱式变压器壳体之间围成封闭的基元容积，将交替与泉州箱式变压器进口和出口相同，实现从进口向出口输送。

为分析方便，将渐扩缝隙设置为统一深度5mm。定义渐扩缝隙开启角度为转子垂直中心线和渐扩缝隙起点与转子中心连线之间的夹角。泉州箱式变压器中渐扩缝隙开启角度超过60°,转子与泉州箱式变压器壳体之间不能形成密封基元容积，泉州箱式变压器失效。所以泉州箱式变压器渐扩缝隙开启角度分别设置为20°、30°、40°、50°、60°。

泉州箱式变压器的转动属于高速可压缩流动，同时考虑其收敛性，采用耦合隐式求解器。
内部流场流动特性方程使用二阶精度格式，其他方程使用一阶精度离散，Pressure需采用二阶精度的PRESTO算法。为了减小叶片转动时内部网格的畸变，采用较大的步长进行计算，压强速度PISO格式关联算法。降低压强动量、湍流耗散率和湍流动能的亚松弛缺省值，以避免计算结果发散。由库朗数定义计算迭代的时间步长，耦合隐式的库朗数采用默认值。
3不同开启角度对泉州箱式变压器影响
对几种不同渐扩缝隙开启角度的泉州箱式变压器的数值模拟，转子模型不变。改变渐扩缝隙开启角度分别为20°、30°、40°、50°、60°。模型的计算区域由三部分组成：进气部分、旋转部分和排气部分。在不影响计算结果的前提下，还对进出口进行了简化处理。将进出口边界设置为压力进出口边界。转子廓边界设定为动边界。

通过对泉州箱式变压器内部流场的数值模拟，监控得出其进气口流量的曲线图，如图4所示。可以看出，虽然对出口壳体结构进行了修改，但改变的不仅是出口的流量波动，入口的进气量也有细微变化，主要是各个阶段的幅值有小幅度变化，最大幅值除了渐扩缝隙开启角度50°的稍大些外，其余各工况均相差不大。