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提高離心通風機葉輪性能淺述

離心風機作為流體機械的一種重要類型,廣泛應用于國民經濟各個部門,是主要的耗能機械之一,也是節能減排的一個重要研究領域。研究過程表明:提高離心通風機葉輪設計水平,是提高離心通風機效率、擴大其工況范圍的關鍵。本文將從離心通風機葉輪的設計和利用邊界層控制技術提高離心通風機葉輪性能這兩個方面,對近年來提出的提高離心通風機性能的方法和途徑的研究進行歸納分析。
    1離心通風機葉輪的設計方法簡述
    如何設計高效、工藝簡單的離心通風機一直是科研人員研究的主要問題,設計高效葉輪葉片是解決這一問題的主要途徑。
    葉輪是風機的核心氣動部件,葉輪內部流動的好壞直接決定著整機的性能和效率。因此國內外學者為了了解葉輪內部的真實流動狀況,改進葉輪設計以提高葉輪的性能和效率,作了大量的工作。
    為了設計出高效的離心葉輪,科研工作者們從各種角度來研究氣體在葉輪內的流動規律,尋求好的葉輪設計方法。早使用的是一元設計方法[1],通過大量的統計數據和一定的理論分析,獲得離心通風機各個關鍵截面氣動和結構參數的選擇規律。在一元方法使用的初期,可以簡單地通過對風機各個關鍵截面的平均速度計算,確定離心葉輪和蝸殼的關鍵參數,而且一般葉片型線采用簡單的單圓弧成型。這種方法粗糙,設計的風機性能需要設計人員有豐富的經驗,有時可以獲得性能不錯的風機,但是,大部分情況下,設計的通風機效率低下。為了改進,研究人員對葉輪輪蓋的子午面型線采用過流斷面的概念進行設計[2-3],如此設計出來的離心葉輪的輪蓋為兩段或多段圓弧,這種方法設計的葉輪雖然比前一種一元設計方法效率略有提高,但是該方法設計的風機輪蓋加工難度大,成本高,難用于大型風機和非標風機的生產。另外一個重要方面就是改進葉片設計,對于二元葉片的改進方法主要為采用等減速方法和等擴張度方法等[4],還有采用給定葉輪內相對速度W沿平均流線m分布[5]的方法。等減速方法從損失的角度考慮,氣流相對速度在葉輪流道內的流動過程中以同一速率均勻變化,能減少流動損失,進而提高葉輪效率;等擴張度方法是為了避免局部地區過大的擴張角而提出的方法。給定的葉輪內相對速度W沿平均流線m的分布是通過控制相對平均流速沿流線m的變化規律,通過簡單幾何關系,就可以得到葉片型線沿半徑的分布。以上方法雖然簡單,但也需要比較復雜的數值計算。
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