石家莊風機概述

1.1 1.1 風機概述
從能量觀點上講，流體輸送機械是指把原動機的機械能轉變為流體的勢能和動能的機械。輸送液體的機械稱為泵；輸送氣體的機械，按照產生壓力的高低，分為通風機、鼓風機和壓縮機。而按照工作原理的不同，氣體輸送機械又分為容積式和葉片式兩大類。
前者是靠容積大小和位置的變化進行吸氣、壓氣和排氣的，如往復式壓縮機、螺桿壓縮機、滑片壓縮機、羅茨鼓風機等；后者是靠葉片與氣體的相互作用將原動機的機械能通過葉片傳遞給氣體從而提高氣體的壓力，它又分為離心式、軸流式、混流式三種。
離心式—氣體徑向進入旋轉的葉道受葉片的作用沿徑向流出的機械稱為徑流式，習慣稱為離心式。
軸流式—氣體軸向進入旋轉的葉道受葉片的作用沿軸向流出的機械稱為軸流式。
混流式—氣體與主軸方向成一角度由旋轉葉道流出的機械稱為混流式。
離心風機主要用在小流量、高風壓的場合，輸送距離遠；軸流式風機主要用在高流量、低風壓的場合，噪聲大；混流式風機性能則介于兩者之間。
離心風機作為一種通用機械，由于其自身所具有的特點，正越來越廣泛的應用于國民經濟的各個方面和社會生活的很多領域，如石油化工、冶金能源、醫藥衛生、及航天航空，特別是工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風、排塵和冷卻；
鍋爐和工業爐窯的通風和引風；空氣調節設備和家用電器設備中的冷卻和通風；風洞風源和氣墊船的充氣和推進；糧食倉庫、港口裝卸以及其他散粒物料的進出倉、裝卸船、裝卸車及反吹布筒除塵器等都要用到離心風機。
離心式風機包括離心鼓風機和離心通風機；根據所需要風壓的大小，又可以把離心風機做成單級和多級，單級離心風機風壓小，多級離心風機風壓大。 石家莊風機概述
1.2 課題研究的背景及意義
     隨著科學技術的不斷進步，風機越來越向著高參數、高性能和高可靠性方向發展。效率作為風機性能的一個重要指標，對風機的好壞起著決定性的影響。設計出高效率的風機一直是風機改造的重要方向。近年來，雖然很多研究機構對風機的葉輪結構和蝸殼形狀進行了改造，如改變葉輪的直徑和葉片進出口形狀，采用開縫葉片或長短葉片，變葉片數及改進蝸殼型線等。改進后的風機效率比以前有了一定的提高，但仍然處于較低華南理工大學碩士學位論文 的水平。
     如何進一步提高風機的效率成為了當下風機研究的重點，而一個穩定高效的流場不僅是風機高經濟性和高可靠性工作的保證，更是風機高效率工作的關鍵。因此要設計出高效率的風機，必須深入地研究其內部流場結構，明確能量損失產生的機理。再在此基礎上，提出具體有效的改進方案。
離心風機作為葉輪機械，其內部流場是及其復雜的。一方面因為它是粘性工質的三維可壓縮流，另一方面，從嚴格意義上來說，它的流動還是非定常的。根據 Reynolds數的大小，其內部流動可以分為三維層流流動、三維湍流流動和轉捩流動。根據流動速度范圍的不同又可以分為亞音速、跨音速和超音速流動。而在速度較低的情況下可以簡化為不可壓縮流動。其內部流動經常發生的現象有射流、分離流、尾跡流、旋轉失速、喘振、顫振、激波與邊界層之間的相互干擾、激波與激波之間的相互干擾、激波與渦系間的相互干擾等等，此外還必定會有二次流，這些二次流大部分以各種渦系形式存在，目前已經確定的渦運動主要有：尾渦、通道渦、泄露渦和刮壁渦及角渦等。同時內部流動工質也可能處于單相或多相狀態。由此可見，風機的內部流場是相當復雜的，而且上述這些流動現象對風機的流動性和可靠性都有很大的影響。因此，深入的研究風機內部流場，搞清內部流動現象發生的原理及其本質，對于降低風機的改造周期，提高改造效率，降低改造成本和風險及探索風機改造的新方法都具有重大的意義.用于分析和研究風機內部流動的研究方法主要有三種：理論分析、試驗研究和數值計算。其中理論分是最基本的研究方法，他能深刻地認識現象的本質規律，是試驗研究和數值研究的基礎，但是該過程有很多非線性的因素要考慮，不僅過程繁瑣復雜，而且結果不夠直觀。試驗研究通過對產品模型進行測試分析，能綜合考慮影響流動的各種因素，獲得全面的氣動系數，可信度高，但是進行試驗研究費工費時、周期長、工作量大、成本高。同時實驗儀器受到客觀條件的制約，對流場的分析能力和對細微結構的分辨能力與實際要求還有很大差距。而利用數值分析方法來分析風機內部流動細節，并以此作為風機改進設計的依據，可以大大提高設計效率，降低成本，同時數值方法具有方便快捷，不受試驗條件的限制等優點。因此，隨著計算機技術的不斷發展和數值方法的不斷改進，數值方法將越來越受工程師們的青睞.從能量觀點上講，流體輸送機械是指把原動機的機械能轉變為流體的勢能和動能的機械。輸送液體的機械稱為泵；輸送氣體的機械，按照產生壓力的高低，分為通風機、鼓風機和壓縮機。而按照工作原理的不同，氣體輸送機械又分為容積式和葉片式兩大類。
前者是靠容積大小和位置的變化進行吸氣、壓氣和排氣的，如往復式壓縮機、螺桿壓縮機、滑片壓縮機、羅茨鼓風機等；后者是靠葉片與氣體的相互作用將原動機的機械能通過葉片傳遞給氣體從而提高氣體的壓力，它又分為離心式、軸流式、混流式三種。
離心式—氣體徑向進入旋轉的葉道受葉片的作用沿徑向流出的機械稱為徑流式，習慣稱為離心式。
軸流式—氣體軸向進入旋轉的葉道受葉片的作用沿軸向流出的機械稱為軸流式。
混流式—氣體與主軸方向成一角度由旋轉葉道流出的機械稱為混流式。
離心風機主要用在小流量、高風壓的場合，輸送距離遠；軸流式風機主要用在高流量、低風壓的場合，噪聲大；混流式風機性能則介于兩者之間。
離心風機作為一種通用機械，由于其自身所具有的特點，正越來越廣泛的應用于國民經濟的各個方面和社會生活的很多領域，如石油化工、冶金能源、醫藥衛生、及航天航空，特別是工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風、排塵和冷卻；
鍋爐和工業爐窯的通風和引風；空氣調節設備和家用電器設備中的冷卻和通風；風洞風源和氣墊船的充氣和推進；糧食倉庫、港口裝卸以及其他散粒物料的進出倉、裝卸船、裝卸車及反吹布筒除塵器等都要用到離心風機。
離心式風機包括離心鼓風機和離心通風機；根據所需要風壓的大小，又可以把離心風機做成單級和多級，單級離心風機風壓小，多級離心風機風壓大。
1.2 課題研究的背景及意義
     隨著科學技術的不斷進步，風機越來越向著高參數、高性能和高可靠性方向發展。效率作為風機性能的一個重要指標，對風機的好壞起著決定性的影響。設計出高效率的風機一直是風機改造的重要方向。近年來，雖然很多研究機構對風機的葉輪結構和蝸殼形狀進行了改造，如改變葉輪的直徑和葉片進出口形狀，采用開縫葉片或長短葉片，變葉片數及改進蝸殼型線等。改進后的風機效率比以前有了一定的提高，但仍然處于較低華南理工大學碩士學位論文 的水平。
     如何進一步提高風機的效率成為了當下風機研究的重點，而一個穩定高效的流場不僅是風機高經濟性和高可靠性工作的保證，更是風機高效率工作的關鍵。因此要設計出高效率的風機，必須深入地研究其內部流場結構，明確能量損失產生的機理。再在此基礎上，提出具體有效的改進方案。
離心風機作為葉輪機械，其內部流場是及其復雜的。一方面因為它是粘性工質的三維可壓縮流，另一方面，從嚴格意義上來說，它的流動還是非定常的。根據 Reynolds數的大小，其內部流動可以分為三維層流流動、三維湍流流動和轉捩流動。根據流動速度范圍的不同又可以分為亞音速、跨音速和超音速流動。而在速度較低的情況下可以簡化為不可壓縮流動。其內部流動經常發生的現象有射流、分離流、尾跡流、旋轉失速、喘振、顫振、激波與邊界層之間的相互干擾、激波與激波之間的相互干擾、激波與渦系間的相互干擾等等，此外還必定會有二次流，這些二次流大部分以各種渦系形式存在，目前已經確定的渦運動主要有：尾渦、通道渦、泄露渦和刮壁渦及角渦等。同時內部流動工質也可能處于單相或多相狀態。由此可見，風機的內部流場是相當復雜的，而且上述這些流動現象對風機的流動性和可靠性都有很大的影響。因此，深入的研究風機內部流場，搞清內部流動現象發生的原理及其本質，對于降低風機的改造周期，提高改造效率，降低改造成本和風險及探索風機改造的新方法都具有重大的意義.用于分析和研究風機內部流動的研究方法主要有三種：理論分析、試驗研究和數值計算。其中理論分是最基本的研究方法，他能深刻地認識現象的本質規律，是試驗研究和數值研究的基礎，但是該過程有很多非線性的因素要考慮，不僅過程繁瑣復雜，而且結果不夠直觀。試驗研究通過對產品模型進行測試分析，能綜合考慮影響流動的各種因素，獲得全面的氣動系數，可信度高，但是進行試驗研究費工費時、周期長、工作量大、成本高。同時實驗儀器受到客觀條件的制約，對流場的分析能力和對細微結構的分辨能力與實際要求還有很大差距。而利用數值分析方法來分析風機內部流動細節，并以此作為風機改進設計的依據，可以大大提高設計效率，降低成本，同時數值方法具有方便快捷，不受試驗條件的限制等優點。因此，隨著計算機技術的不斷發展和數值方法的不斷改進，數值方法將越來越受工程師們的青睞.