石家莊風機葉輪子午面形狀

葉輪子午面的形狀對葉輪的整體性能影響較大，而影響子午面形狀的參數主要是葉輪直徑、輪盤直徑、輪轂直徑、葉片進口寬度、葉片出口寬度等。經過多次試驗，發現葉片出口寬度是本次優化的重要參數。優化后的子午面形狀與優化前的形狀比較如圖6-13 所示。
優化前后葉輪的性能曲線如圖 6-14、圖 6-15、圖 6-16 所示。從圖中可看出改進后的葉輪進出口壓差在設計點以上且十分接近，葉輪的內部效率基本不變，但所需的功率在設計點以下，比原葉輪降低了近 5kW 左右。
單級葉輪功率降低 5kW，當用于三級風機中就可以降低 15kW，因此改進后的三級離心風機比原風機具有更好的節能特性。
6.4 本章小結
本章利用 CFturbo 軟件平臺對原風機單級葉輪的性能進行了建模，并對該葉輪的結構進行了一定的優化。
總結
     本文利用 Fluent6.3 平臺對三級離心風機在不同工況下的內部流動進行了數值計算，重點分析了該風機在設計工況、變轉速及變管道出口寬度情況下內部流動的特點及性能曲線，并通過對風機三級葉輪采用不同葉片數組合時內部流動的計算，研究了不同葉片數組合對風機內部流動及性能的影響，為多級風機的結構改進和性能提升提供了新的思路。本文得到的主要結論如下：
     1、三級離心風機各級葉輪內部流動規律相類似，但蝸殼對第三級葉輪的內部流動影響較大。壓力在三級葉輪之間逐級遞增，但速度基本不變。
     2、轉速對三級離心風機內部流動的影響主要表現在第三級葉輪內部，轉速越高，該區域出現的低速區域面積越大，且出現的位置也隨轉速的不同為變化。風機全壓對轉速的變化較為敏感，全壓的遞增幅度大于轉速的遞增幅度。轉速與風機體積流量和效率幾乎成線性關系。
3、管道出口的大小對風機內部流動規律影響巨大。出口越大，風機內部流動越順暢，葉輪出口處的“射流-尾跡”現象越顯著，風機內的流動損失增大。同時，第三級葉輪處的低速區也隨出口的增大而逐漸消失。風機在管道出口為 15mm 時的效率比現工況下的 8mm 的效率大 10%左右。
4、三級離心風機各級葉輪采用不同葉片數目對風機內部流動和性能有影響，通過改變葉片數組合可以得到不同效率的風機，并得出在葉片數組合為（18,18,18）和（12,18,24）時的風機效率比其他組合時的風機效率高，并分別比原風機的效率高 4%和3%左右。
5、利用 CFturbo 對單級葉輪進行了結構改進，在滿足壓差和效率的情況下，得出葉輪葉片數為 18、葉片出口寬度為 35mm 時，葉輪性能較好。
展望
目前，國內外學者對于離心風機的研究主要集中在單級風機，對多級離心風機內部流動及各級葉輪匹配特性的研究較少，本文雖然對三級離心風機的內部流場及各級葉輪葉片數的匹配做了一些研究工作，但由于時間和條件的限制，這項工作還有很多方面需要繼續研究和改善。
首先，本文在對風機內部流場進行數值計算的過程中，完全忽略了各級葉輪與風機主軸之間的泄漏，該項工作有待于進一步完善。
其次，本文通過改變葉片數組合來研究三級風機各級葉輪的匹配特性，但這只是諸多方法中的一種，還有其他方法可以用來對其進行研究，如通過改變各級葉輪的直徑，研究不同直徑組合下的風機性能。
最后，本文雖然對風機在不同轉速、不同管道出口寬度、不同葉片數組合時的內部流場進行了數值計算，對單級葉輪的部分參數也進行了優化，但仍待進行大量的實驗研究。