石家莊風(fēng)機(jī)概述

1.1 1.1 風(fēng)機(jī)概述
從能量觀點上講，流體輸送機(jī)械是指把原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w的勢能和動能的機(jī)械。輸送液體的機(jī)械稱為泵；輸送氣體的機(jī)械，按照產(chǎn)生壓力的高低，分為通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)。而按照工作原理的不同，氣體輸送機(jī)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(jìn)行吸氣、壓氣和排氣的，如往復(fù)式壓縮機(jī)、螺桿壓縮機(jī)、滑片壓縮機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)等；后者是靠葉片與氣體的相互作用將原動機(jī)的機(jī)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(jìn)入旋轉(zhuǎn)的葉道受葉片的作用沿徑向流出的機(jī)械稱為徑流式，習(xí)慣稱為離心式。
軸流式—氣體軸向進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的葉道受葉片的作用沿軸向流出的機(jī)械稱為軸流式。
混流式—氣體與主軸方向成一角度由旋轉(zhuǎn)葉道流出的機(jī)械稱為混流式。
離心風(fēng)機(jī)主要用在小流量、高風(fēng)壓的場合，輸送距離遠(yuǎn)；軸流式風(fēng)機(jī)主要用在高流量、低風(fēng)壓的場合，噪聲大；混流式風(fēng)機(jī)性能則介于兩者之間。
離心風(fēng)機(jī)作為一種通用機(jī)械，由于其自身所具有的特點，正越來越廣泛的應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個方面和社會生活的很多領(lǐng)域，如石油化工、冶金能源、醫(yī)藥衛(wèi)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(fēng)、排塵和冷卻；
鍋爐和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng)；風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進(jìn)；糧食倉庫、港口裝卸以及其他散粒物料的進(jìn)出倉、裝卸船、裝卸車及反吹布筒除塵器等都要用到離心風(fēng)機(jī)。
離心式風(fēng)機(jī)包括離心鼓風(fēng)機(jī)和離心通風(fēng)機(jī)；根據(jù)所需要風(fēng)壓的大小，又可以把離心風(fēng)機(jī)做成單級和多級，單級離心風(fēng)機(jī)風(fēng)壓小，多級離心風(fēng)機(jī)風(fēng)壓大。 石家莊風(fēng)機(jī)概述
1.2 課題研究的背景及意義
     隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，風(fēng)機(jī)越來越向著高參數(shù)、高性能和高可靠性方向發(fā)展。效率作為風(fēng)機(jī)性能的一個重要指標(biāo)，對風(fēng)機(jī)的好壞起著決定性的影響。設(shè)計出高效率的風(fēng)機(jī)一直是風(fēng)機(jī)改造的重要方向。近年來，雖然很多研究機(jī)構(gòu)對風(fēng)機(jī)的葉輪結(jié)構(gòu)和蝸殼形狀進(jìn)行了改造，如改變?nèi)~輪的直徑和葉片進(jìn)出口形狀，采用開縫葉片或長短葉片，變?nèi)~片數(shù)及改進(jìn)蝸殼型線等。改進(jìn)后的風(fēng)機(jī)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(xué)碩士學(xué)位論文 的水平。
     如何進(jìn)一步提高風(fēng)機(jī)的效率成為了當(dāng)下風(fēng)機(jī)研究的重點，而一個穩(wěn)定高效的流場不僅是風(fēng)機(jī)高經(jīng)濟(jì)性和高可靠性工作的保證，更是風(fēng)機(jī)高效率工作的關(guān)鍵。因此要設(shè)計出高效率的風(fēng)機(jī)，必須深入地研究其內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)，明確能量損失產(chǎn)生的機(jī)理。再在此基礎(chǔ)上，提出具體有效的改進(jìn)方案。
離心風(fēng)機(jī)作為葉輪機(jī)械，其內(nèi)部流場是及其復(fù)雜的。一方面因為它是粘性工質(zhì)的三維可壓縮流，另一方面，從嚴(yán)格意義上來說，它的流動還是非定常的。根據(jù) Reynolds數(shù)的大小，其內(nèi)部流動可以分為三維層流流動、三維湍流流動和轉(zhuǎn)捩流動。根據(jù)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(nèi)部流動經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象有射流、分離流、尾跡流、旋轉(zhuǎn)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(jīng)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(nèi)部流動工質(zhì)也可能處于單相或多相狀態(tài)。由此可見，風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流場是相當(dāng)復(fù)雜的，而且上述這些流動現(xiàn)象對風(fēng)機(jī)的流動性和可靠性都有很大的影響。因此，深入的研究風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場，搞清內(nèi)部流動現(xiàn)象發(fā)生的原理及其本質(zhì)，對于降低風(fēng)機(jī)的改造周期，提高改造效率，降低改造成本和風(fēng)險及探索風(fēng)機(jī)改造的新方法都具有重大的意義.用于分析和研究風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動的研究方法主要有三種：理論分析、試驗研究和數(shù)值計算。其中理論分是最基本的研究方法，他能深刻地認(rèn)識現(xiàn)象的本質(zhì)規(guī)律，是試驗研究和數(shù)值研究的基礎(chǔ)，但是該過程有很多非線性的因素要考慮，不僅過程繁瑣復(fù)雜，而且結(jié)果不夠直觀。試驗研究通過對產(chǎn)品模型進(jìn)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(shù)，可信度高，但是進(jìn)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(xì)微結(jié)構(gòu)的分辨能力與實際要求還有很大差距。而利用數(shù)值分析方法來分析風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動細(xì)節(jié)，并以此作為風(fēng)機(jī)改進(jìn)設(shè)計的依據(jù)，可以大大提高設(shè)計效率，降低成本，同時數(shù)值方法具有方便快捷，不受試驗條件的限制等優(yōu)點。因此，隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和數(shù)值方法的不斷改進(jìn)，數(shù)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(jī)械是指把原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w的勢能和動能的機(jī)械。輸送液體的機(jī)械稱為泵；輸送氣體的機(jī)械，按照產(chǎn)生壓力的高低，分為通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)。而按照工作原理的不同，氣體輸送機(jī)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(jìn)行吸氣、壓氣和排氣的，如往復(fù)式壓縮機(jī)、螺桿壓縮機(jī)、滑片壓縮機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)等；后者是靠葉片與氣體的相互作用將原動機(jī)的機(jī)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(jìn)入旋轉(zhuǎn)的葉道受葉片的作用沿徑向流出的機(jī)械稱為徑流式，習(xí)慣稱為離心式。
軸流式—氣體軸向進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的葉道受葉片的作用沿軸向流出的機(jī)械稱為軸流式。
混流式—氣體與主軸方向成一角度由旋轉(zhuǎn)葉道流出的機(jī)械稱為混流式。
離心風(fēng)機(jī)主要用在小流量、高風(fēng)壓的場合，輸送距離遠(yuǎn)；軸流式風(fēng)機(jī)主要用在高流量、低風(fēng)壓的場合，噪聲大；混流式風(fēng)機(jī)性能則介于兩者之間。
離心風(fēng)機(jī)作為一種通用機(jī)械，由于其自身所具有的特點，正越來越廣泛的應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個方面和社會生活的很多領(lǐng)域，如石油化工、冶金能源、醫(yī)藥衛(wèi)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(fēng)、排塵和冷卻；
鍋爐和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng)；風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進(jìn)；糧食倉庫、港口裝卸以及其他散粒物料的進(jìn)出倉、裝卸船、裝卸車及反吹布筒除塵器等都要用到離心風(fēng)機(jī)。
離心式風(fēng)機(jī)包括離心鼓風(fēng)機(jī)和離心通風(fēng)機(jī)；根據(jù)所需要風(fēng)壓的大小，又可以把離心風(fēng)機(jī)做成單級和多級，單級離心風(fēng)機(jī)風(fēng)壓小，多級離心風(fēng)機(jī)風(fēng)壓大。
1.2 課題研究的背景及意義
     隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，風(fēng)機(jī)越來越向著高參數(shù)、高性能和高可靠性方向發(fā)展。效率作為風(fēng)機(jī)性能的一個重要指標(biāo)，對風(fēng)機(jī)的好壞起著決定性的影響。設(shè)計出高效率的風(fēng)機(jī)一直是風(fēng)機(jī)改造的重要方向。近年來，雖然很多研究機(jī)構(gòu)對風(fēng)機(jī)的葉輪結(jié)構(gòu)和蝸殼形狀進(jìn)行了改造，如改變?nèi)~輪的直徑和葉片進(jìn)出口形狀，采用開縫葉片或長短葉片，變?nèi)~片數(shù)及改進(jìn)蝸殼型線等。改進(jìn)后的風(fēng)機(jī)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(xué)碩士學(xué)位論文 的水平。
     如何進(jìn)一步提高風(fēng)機(jī)的效率成為了當(dāng)下風(fēng)機(jī)研究的重點，而一個穩(wěn)定高效的流場不僅是風(fēng)機(jī)高經(jīng)濟(jì)性和高可靠性工作的保證，更是風(fēng)機(jī)高效率工作的關(guān)鍵。因此要設(shè)計出高效率的風(fēng)機(jī)，必須深入地研究其內(nèi)部流場結(jié)構(gòu)，明確能量損失產(chǎn)生的機(jī)理。再在此基礎(chǔ)上，提出具體有效的改進(jìn)方案。
離心風(fēng)機(jī)作為葉輪機(jī)械，其內(nèi)部流場是及其復(fù)雜的。一方面因為它是粘性工質(zhì)的三維可壓縮流，另一方面，從嚴(yán)格意義上來說，它的流動還是非定常的。根據(jù) Reynolds數(shù)的大小，其內(nèi)部流動可以分為三維層流流動、三維湍流流動和轉(zhuǎn)捩流動。根據(jù)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(nèi)部流動經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象有射流、分離流、尾跡流、旋轉(zhuǎn)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(jīng)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(nèi)部流動工質(zhì)也可能處于單相或多相狀態(tài)。由此可見，風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流場是相當(dāng)復(fù)雜的，而且上述這些流動現(xiàn)象對風(fēng)機(jī)的流動性和可靠性都有很大的影響。因此，深入的研究風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場，搞清內(nèi)部流動現(xiàn)象發(fā)生的原理及其本質(zhì)，對于降低風(fēng)機(jī)的改造周期，提高改造效率，降低改造成本和風(fēng)險及探索風(fēng)機(jī)改造的新方法都具有重大的意義.用于分析和研究風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動的研究方法主要有三種：理論分析、試驗研究和數(shù)值計算。其中理論分是最基本的研究方法，他能深刻地認(rèn)識現(xiàn)象的本質(zhì)規(guī)律，是試驗研究和數(shù)值研究的基礎(chǔ)，但是該過程有很多非線性的因素要考慮，不僅過程繁瑣復(fù)雜，而且結(jié)果不夠直觀。試驗研究通過對產(chǎn)品模型進(jìn)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(shù)，可信度高，但是進(jìn)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(xì)微結(jié)構(gòu)的分辨能力與實際要求還有很大差距。而利用數(shù)值分析方法來分析風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動細(xì)節(jié)，并以此作為風(fēng)機(jī)改進(jìn)設(shè)計的依據(jù)，可以大大提高設(shè)計效率，降低成本，同時數(shù)值方法具有方便快捷，不受試驗條件的限制等優(yōu)點。因此，隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和數(shù)值方法的不斷改進(jìn)，數(shù)值方法將越來越受工程師們的青睞.