石家莊風(fēng)機(jī)葉輪子午面形狀

葉輪子午面的形狀對(duì)葉輪的整體性能影響較大，而影響子午面形狀的參數(shù)主要是葉輪直徑、輪盤(pán)直徑、輪轂直徑、葉片進(jìn)口寬度、葉片出口寬度等。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)葉片出口寬度是本次優(yōu)化的重要參數(shù)。優(yōu)化后的子午面形狀與優(yōu)化前的形狀比較如圖6-13 所示。
優(yōu)化前后葉輪的性能曲線(xiàn)如圖 6-14、圖 6-15、圖 6-16 所示。從圖中可看出改進(jìn)后的葉輪進(jìn)出口壓差在設(shè)計(jì)點(diǎn)以上且十分接近，葉輪的內(nèi)部效率基本不變，但所需的功率在設(shè)計(jì)點(diǎn)以下，比原葉輪降低了近 5kW 左右。
單級(jí)葉輪功率降低 5kW，當(dāng)用于三級(jí)風(fēng)機(jī)中就可以降低 15kW，因此改進(jìn)后的三級(jí)離心風(fēng)機(jī)比原風(fēng)機(jī)具有更好的節(jié)能特性。
6.4 本章小結(jié)
本章利用 CFturbo 軟件平臺(tái)對(duì)原風(fēng)機(jī)單級(jí)葉輪的性能進(jìn)行了建模，并對(duì)該葉輪的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一定的優(yōu)化。
總結(jié)
     本文利用 Fluent6.3 平臺(tái)對(duì)三級(jí)離心風(fēng)機(jī)在不同工況下的內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，重點(diǎn)分析了該風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)工況、變轉(zhuǎn)速及變管道出口寬度情況下內(nèi)部流動(dòng)的特點(diǎn)及性能曲線(xiàn)，并通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)三級(jí)葉輪采用不同葉片數(shù)組合時(shí)內(nèi)部流動(dòng)的計(jì)算，研究了不同葉片數(shù)組合對(duì)風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)及性能的影響，為多級(jí)風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)和性能提升提供了新的思路。本文得到的主要結(jié)論如下：
     1、三級(jí)離心風(fēng)機(jī)各級(jí)葉輪內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律相類(lèi)似，但蝸殼對(duì)第三級(jí)葉輪的內(nèi)部流動(dòng)影響較大。壓力在三級(jí)葉輪之間逐級(jí)遞增，但速度基本不變。
     2、轉(zhuǎn)速對(duì)三級(jí)離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)的影響主要表現(xiàn)在第三級(jí)葉輪內(nèi)部，轉(zhuǎn)速越高，該區(qū)域出現(xiàn)的低速區(qū)域面積越大，且出現(xiàn)的位置也隨轉(zhuǎn)速的不同為變化。風(fēng)機(jī)全壓對(duì)轉(zhuǎn)速的變化較為敏感，全壓的遞增幅度大于轉(zhuǎn)速的遞增幅度。轉(zhuǎn)速與風(fēng)機(jī)體積流量和效率幾乎成線(xiàn)性關(guān)系。
3、管道出口的大小對(duì)風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律影響巨大。出口越大，風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)越順暢，葉輪出口處的“射流-尾跡”現(xiàn)象越顯著，風(fēng)機(jī)內(nèi)的流動(dòng)損失增大。同時(shí)，第三級(jí)葉輪處的低速區(qū)也隨出口的增大而逐漸消失。風(fēng)機(jī)在管道出口為 15mm 時(shí)的效率比現(xiàn)工況下的 8mm 的效率大 10%左右。
4、三級(jí)離心風(fēng)機(jī)各級(jí)葉輪采用不同葉片數(shù)目對(duì)風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)和性能有影響，通過(guò)改變?nèi)~片數(shù)組合可以得到不同效率的風(fēng)機(jī)，并得出在葉片數(shù)組合為（18,18,18）和（12,18,24）時(shí)的風(fēng)機(jī)效率比其他組合時(shí)的風(fēng)機(jī)效率高，并分別比原風(fēng)機(jī)的效率高 4%和3%左右。
5、利用 CFturbo 對(duì)單級(jí)葉輪進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)，在滿(mǎn)足壓差和效率的情況下，得出葉輪葉片數(shù)為 18、葉片出口寬度為 35mm 時(shí)，葉輪性能較好。
展望
目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于離心風(fēng)機(jī)的研究主要集中在單級(jí)風(fēng)機(jī)，對(duì)多級(jí)離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)及各級(jí)葉輪匹配特性的研究較少，本文雖然對(duì)三級(jí)離心風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流場(chǎng)及各級(jí)葉輪葉片數(shù)的匹配做了一些研究工作，但由于時(shí)間和條件的限制，這項(xiàng)工作還有很多方面需要繼續(xù)研究和改善。
首先，本文在對(duì)風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的過(guò)程中，完全忽略了各級(jí)葉輪與風(fēng)機(jī)主軸之間的泄漏，該項(xiàng)工作有待于進(jìn)一步完善。
其次，本文通過(guò)改變?nèi)~片數(shù)組合來(lái)研究三級(jí)風(fēng)機(jī)各級(jí)葉輪的匹配特性，但這只是諸多方法中的一種，還有其他方法可以用來(lái)對(duì)其進(jìn)行研究，如通過(guò)改變各級(jí)葉輪的直徑，研究不同直徑組合下的風(fēng)機(jī)性能。
最后，本文雖然對(duì)風(fēng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速、不同管道出口寬度、不同葉片數(shù)組合時(shí)的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，對(duì)單級(jí)葉輪的部分參數(shù)也進(jìn)行了優(yōu)化，但仍待進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)研究。