單級離心葉輪的結構優化

與本課題研究的三級離心風機類似，多級離心風機各級葉輪的結構通常都是相同的，因，為到對多級離心風機優化的目的，可將其中一級葉輪作為優化對象，通過對單級葉輪的結構優化達到最終對整個風機優化的目的。本章主要利用旋轉機械專業軟件 CFturbo 對三級離心風機的單級葉輪進行了建模，并對葉輪結構的優化進行了探討，通過 CFturbo 軟件的性能預測功能預測了優化前后單級葉輪的性能。為該風機葉輪結構的優化提供了參考。
6.1 CFturbo 9 軟件簡介
CFturbo 是專業的旋轉機械設計軟件，該軟件結合了成熟的旋轉機械理論和豐富的實踐經驗，基于設計方程與經驗函數開展設計，同時也能夠根據用戶積累的專業知識和設計準則來定制特征函數，是專業的葉輪和蝸殼的設計軟件。它廣泛應用于離心泵、軸流泵、離心風機、混流風機、壓縮機、渦輪等旋轉機械的設計。設計過程中，只需要給出流量、效率等性能要求，就能自動生成葉輪和蝸殼的造型。該軟件開始界面如下圖 6-1所示。
CFturbo 的設計流程簡單快捷，可以通過全自動或交互方式生成主要參數、子午輪廓和葉片，蝸殼尺寸可由導入葉輪設計參數自動生成。
不管是設計泵還是設計風機，在 CFturbo 中都分成兩個步驟，先設計葉輪，再設計蝸殼。其中葉輪設計的主要步驟如下：
1、設置主要參數。這些參數包括設計點如葉輪流量、進出口總壓差、轉速及葉片數等，參數、效率和葉輪尺寸。
2、子午輪廓線的設計。用戶可通過弧線、直線、貝塞爾曲線或自定義多段線對葉輪的子午輪廓線進行設計。
3、葉片角度設計。包括葉片形狀的選擇、子午流面的葉片設計、最佳葉片幾何角的計算、速度三角圖形的顯示等。
4、中弧線設計。用戶可通過圓弧、貝塞爾曲線或自定義曲線設計葉輪的中弧線。
5、葉形、前尾緣設計。可定義葉片厚度，并設計不同曲線形式的前緣和尾緣。
6、葉輪性能預測。顯示葉輪設計點，并根據葉輪的設計參數與形狀自動計算本次設計的葉輪的性能曲線，并與設計點進行比較。
而蝸殼設計則要經過以下步驟：
1、蝸殼進口定義。包括葉輪定義、擴散器定義及蝸殼定義。用戶可以自定義葉輪參數，或者導入葉輪設計文件進行葉輪定義。
2、蝸殼橫截面形狀選擇。軟件提供了規則矩形、規則梯形、對稱圓形、不對稱圓形、自由形式矩形、自由形式梯形等六種橫截面形狀。
3、擴散器形狀選擇。選擇擴散器出口截面形狀為圓形或矩形。
4、蝸殼幾何尺寸定義。定義包角和開始角度，設計蝸殼幾何尺寸，截面建模，擴散器長度定義。