設計工況下各級葉輪內壓力與速度數值分布

4.1.3 設計工況下各級葉輪內壓力與速度數值分布
本文研究的三級葉輪在運行時，通過同一傳動軸進行傳動，各級間具有相同的工作轉速和相似流道，各級工作參數與上一級的輸出參數有較強的聯系。圖 4-8(a)、(b)給出了各級葉輪沿軸向的總壓力和速度場分布情況，由圖 4-8 可知，總壓力和流動速度在各級葉輪內的分布域形狀相似，但總壓力逐級遞增，且各級間的遞增幅度基本一致，為40KPa 左右。介于兩級葉輪之間的流道壓損大致為 20KPa，而速度在各級葉輪之間變化不大，從葉輪進口到出口速度的增量大致為 200m/s。圖 4-9 則給出了各級葉輪內總壓和速度場聯合分布情況。從該圖也能看出各級葉輪間速度與總壓力的分布規律。
計算結果與實際數值存在一定的誤差，引起誤差的主要原因有：
1、建模過程中忽略了風機的泄漏；
2、模型網格劃分密度及形狀；
3、采用的數值計算方法；
4、收斂判據及監控點的位置；
5、方程求解過程中經驗常數的選取。
雖然存在一定的誤差，但誤差不是很大，而且從計算結果來看，觀察到了風機內部一些特殊的流動現象，正確地反應了風機的流動規律。因此，認為本文使用的建模方法具有較高的準確性，后續計算依然沿用此方法。
4.1.5 設計工況下分析結果總結
綜合以上對設計工況下三級離心風機內部流動數值計算結果的分析，可以得到以下結論：
1、氣體進入風機后，其壓力在各級葉輪內不斷提高。與單級離心風機葉輪內的壓力分布類似，各級葉輪中，葉片壓力面所受的最大壓力總要比吸入面所受的最大壓力大。前兩級葉輪內的壓力分布具有中心對稱性，而第3 級沒有。
2、氣體流經各級葉輪時，由于葉片的轉動使氣體的速度不斷升高，并在葉輪出口處達到最大。在各級葉輪內部對應位置，氣體的速度大小基本一致。
3、氣體在蝸殼內部流動不順暢，產生了多處漩渦及回流現象，這說明現有蝸殼的設計存在不合理之處，有待改進。根據上述分析，本文認為可通過下述方法改善蝸殼內流動：將蝸殼小端制成一定角度的斜面形狀，順著氣流擴散方向由淺入深，以避免出現大面積的低速區和回流的存在，同時如果將蝸殼截面形狀由方形變成圓形，其內部流動
順暢性將會有較大提高。
4.2 變轉速風機內部流場計算結果分析
轉速是影響風機性能的重要參數之一，直接影響比轉速的大小，從而影響風機的機型和尺寸，同時對風機的噪聲、效率及強度都有影響。提高轉速可減小葉輪直徑，進而減小風機尺寸，有利于提高風機效率，但同時轉速的提高會增加葉輪的圓周速度，影響風機的內部流動。
為分析轉速對風機內部流動的影響，本文在保持管道出口為 8mm 圓環不變的情況下，除了計算轉速為 4600r/min 時風機內部流場外，還分別對風機在 000r/min 及6000r/min 兩種轉速下的內部流場進行了計算，并對三種轉速下風機內部流動特點及風機整體性能進行了分析與比較。
4.2.1 變轉速風機壓力場分析
     如圖 4-10 所示為風機工作在三種轉速下各級葉輪徑向截面的靜壓力分布圖，從圖可看出，不管轉速多大，風機前兩級葉輪內部靜壓力分布都有很好的對稱性，在葉輪同一直徑位置處壓力面側的靜壓力比吸力面側高，而兩側的靜壓力都比主流通道中的高；轉速的變化對靜壓力的影響顯著，轉速越大，風機內部靜壓力越高；第三級葉輪由于蝸殼的存在，靜壓力呈現不對稱性，且轉速越高，不對稱性越顯著，最大靜壓力出現在通道的上方，最小靜壓力出現在葉輪入口處的吸力面側，且出現的位置隨著轉速的不同而變化，如果這種現象長期存在，將影響該級葉輪在旋轉過程中的動平衡。