軸流風機設計參數影響的研究

隨著軸流式通風機應用越來越廣泛、應用的場合越來越多,相應地對軸流式通風機的性能要求也越來越高,例如要求軸流式通風機在保證大流量的前提下提供高壓頭,即高壓軸流通風機。目前,傳統的軸流式通風機計方法有變環量方法和等環量方法。利用等環量方法設計的風機,葉片扭曲比較強烈,不利于葉輪的加工制造;另外,與等環量設計方法比,變環量設計方法可以增加葉片根部以外截面的做功能力,獲得更高的壓力。基于上述原因,以變環量方法設計的R級或者R+S級軸流風機應用比較廣泛。本文中的研究對象即為R+S級軸流風機,釆用的風機設計方法為改進的變環量設計方法。

3.1軸流風機動葉設計方法介紹

國內外軸流風機設計中通常采用孤立翼型法。翼型是指葉片沿介質流動方向的橫截面幾何形狀。比較常用的翼型有RAF-6E翼型、CLARKY翼型,LS翼型和圓弧板翼型等。為了獲得這些孤立翼型的性能曲線,需要將這些翼型的葉片放置到風洞中,進行咬風實驗。面根據孤立翼型設計方法設計的軸流風機葉片,在截面上只是對現有翼型在弦長和厚度方向上的放大和縮小。隨著計算流體力學商業軟件的成熟和高性能計算機的發展,很多人通過模擬實驗的方法對風機設計方法進行了改進,并取得了較好的效果。本文所釆用的就是一種通過改變孤立翼型的中線來構造翼型的改進的變環量設計方法[53】,該設計方法是基于800mm高壓軸流風機設計提出的,而在本文中涉及不同直徑的風機,需對該設計方法在不同設計參數情況下進行驗證。
該風機葉片設計方法基本思路:以CLARKY翼型為基礎,通過控制載荷法構造出新的型中線,將基本翼型的厚度乘以比例系數之后加到翼型中線兩側,從而得到翼型輪 ,通過沿葉片高度方向選取五個截面,用同樣的方法構造五個截面的翼型,進而得到葉片形狀。
3.1.1翼型中線構造

翼型中線的構造采用離心壓縮機葉片型線設計方法中的控制載荷法,通過三角形卸載方法,控制葉片截面上進口面和出口面之間旋繞速度AC'《沿著翼型中線的分布。另外,將每個翼型截面的安裝角《設為進口氣流角/^1。這樣構成的葉片II型中線前段的幾何角增長快,翼型中線的后段幾何角增長較慢,從而使葉片翼型后端彎曲較小[531。圖3.1為用控制載荷法設計的葉片五個截面的翼型。
從圖中可以看出,五個翼型截面的彎曲程度不大,II型后端變化平緩。五個截面的空間扭曲不強烈,這樣便于葉片的制造加工。