變?nèi)~片數(shù)組合風(fēng)機內(nèi)部流場及性能研究

變?nèi)~片數(shù)組合風(fēng)機內(nèi)部流場及性能研究
對單級離心通風(fēng)機而言，葉片數(shù)對通風(fēng)機的性能有較大的影響。增加葉輪的葉片數(shù)可以減少相對渦流的影響，提高葉輪的理論壓力。但是葉片數(shù)過多時會導(dǎo)致氣流進(jìn)入葉輪后過度收縮，并使葉輪通道的摩擦損失增加，降低風(fēng)機的實際壓力，而且能量損失增加。葉片數(shù)減少時，漩渦損失增大，摩擦損失減小。但是對于多級離心風(fēng)機，由于各級葉輪之間具有相互作用，各級葉輪葉片數(shù)的多少涉及各級的匹配問題，然而，目前針對多級離心風(fēng)機各級葉輪采用不同葉片數(shù)目對其內(nèi)部流動及性能的影響的相關(guān)研究還是空白，因此本文在原三級離心風(fēng)機的基礎(chǔ)上，通過改變各級葉輪葉片數(shù)來研究葉片數(shù)對該風(fēng)機內(nèi)部流動及性能的影響，為多級離心風(fēng)機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了新的思路。
原三級離心風(fēng)機各級葉輪的葉片數(shù)都為 24 片，即其葉片數(shù)組合為（24,24,24），為了研究葉片數(shù)目的影響，本章另選取了 18 片和 12 片兩種葉片數(shù)，并對這三種葉片數(shù)在三級位置上進(jìn)行了組合，在所有組合中選取了其中的 10 組，分別為（24,24,18）、（24,18,24）、（18,24,24）、（24,18,18）、（18,18,24）、（18,24,18）、（24,18,12）、(12,18,24)、（18,18,18）、（12,12,12），并在 4600r/min 的轉(zhuǎn)速下對其內(nèi)部流場進(jìn)行了計算，根據(jù)計算結(jié)果比較分析了他們內(nèi)部流動的異同點及風(fēng)機的整體性能，進(jìn)而在這些葉片數(shù)組合中找出最佳組合。
5.1 變?nèi)~片數(shù)組合風(fēng)機內(nèi)部流場研究
5.1.1 三級葉輪采用相同葉片數(shù)時不同風(fēng)機內(nèi)部流動分析
觀察三級葉輪都分別采用 24 片、18 片和 12 片葉片時風(fēng)機內(nèi)部流場的計算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在同級葉輪，選擇不同的葉片數(shù)其內(nèi)部流動既有相似點，又有不同點。
圖 5-1、圖 5-2 所示分別為葉片數(shù)組合為（24,24,24）、（18,18,18）和（12,12,12）時第一級葉輪處葉輪截面的靜壓分布和速度分布云圖。由圖發(fā)現(xiàn)，在該級葉輪，隨著葉片數(shù)的減少，葉輪流道逐漸變寬，葉輪進(jìn)口處壓力面?zhèn)扰c吸力面?zhèn)鹊撵o壓力差逐漸增大，氣流從葉輪出口流出后靜壓力也逐漸變得不對稱，葉片出口處的“射流-尾跡”流現(xiàn)象在葉片數(shù)為 24 片和 18 片時較為明顯，但在葉片數(shù)為 12 時，該現(xiàn)象微弱，而此時葉輪內(nèi)的速度最大值出現(xiàn)在葉道中部接近葉輪出口區(qū)域，且氣體的流動速度比其他兩種葉片下的速度大。第二級內(nèi)部流動規(guī)律與第一級類似。第三級葉輪截面的靜壓力及速度分布云圖如圖 5-3、圖 5-4 所示。葉片數(shù)不同，該級內(nèi)部流動差別較大，葉片數(shù)為 12 時，進(jìn) 口處吸力面?zhèn)鹊淖钚§o壓力低于其他兩種葉片數(shù)情況。第三級葉輪內(nèi)部低速區(qū)域在三種葉片數(shù)情況下出現(xiàn)的位置不同，但氣體在該級都發(fā)生了倒流。
圖 5-5、圖 5-6 分別給出了葉片數(shù)組合為（12,12,12）和（18,18,18）時蝸殼截面的速度矢量圖及局部放大圖，而（24,24,24）組合時蝸殼截面速度矢量圖如圖 4-7 所示，比較分析三種組合下蝸殼內(nèi)的流動特點可得出以下結(jié)論：
1、不管各級葉片數(shù)是多少，蝸殼內(nèi)的流動都是及其復(fù)雜的，出現(xiàn)有高速區(qū)、低速區(qū)、回流、漩渦等流動現(xiàn)象。（12,12,12）組合下，在氣流流出蝸殼后，流動混亂，順暢性差，而（18,18,18）和（24,24,24）時，氣體成螺旋狀流過該管道，順暢性較好。
2、當(dāng)葉片數(shù)為 12 時，蝸殼內(nèi) b 處氣體速度大小差距較大，接近蝸殼外壁，氣流速度較大，且截面內(nèi)所有氣體都流向蝸殼出口，沒有出現(xiàn)氣體回流。但在 18 片和 24 片時，該處的氣流出現(xiàn)混亂，在 18 片時，出現(xiàn)少量的漩渦，且速度較低，24 片時出現(xiàn)大面積的回流現(xiàn)象，如圖 4-7 所示。
3、（12,12,12）組合時蝸殼內(nèi) c 處流動比較順暢，無倒流現(xiàn)象，而在（18,18,18）組合時出現(xiàn)大面積的氣體倒流，在（24,24,24）組合時，該處蝸殼外壁側(cè)氣體流速較大，但內(nèi)側(cè)則有大量漩渦，阻礙了氣體出流。
4、當(dāng)葉片都為 18 時，氣體在蝸殼出口處的流動性較好，在 12 片和 24 片情況下出現(xiàn)大量漩渦和倒流，出流受阻。在蝸殼小端處，葉片數(shù)越少，該處的氣體流速越小。