模塊化風(fēng)機(jī)性能譜

4.4模塊化風(fēng)機(jī)性能譜
將本章之前利用不同設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)的兩種葉片,利用幾何尋優(yōu)的方法,分別模塊化設(shè)計(jì)900mm和1000mm不同安裝角的風(fēng)機(jī),得到以下模塊化風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能譜圖:流量-壓力”譜圖中標(biāo)出了 A和B兩組曲線,A組曲線對(duì)應(yīng)兩種葉片組成的900mm風(fēng)機(jī),兩者在效率相近的情況下,設(shè)計(jì)靜壓600Pa的葉片其壓力要高一些;B組曲線對(duì)應(yīng)兩種葉片的000mm風(fēng)機(jī),在效率相近的情況下,也是設(shè)計(jì)靜壓600Pa葉片組成的風(fēng)機(jī)壓力高。所以,中間設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)的葉片在模塊化設(shè)計(jì)大尺寸風(fēng)機(jī)時(shí)具有更好的效果。
以下是設(shè)計(jì)靜壓600Pa葉片的模塊化風(fēng)機(jī)性能譜圖:過(guò)譜圖可知,小尺寸風(fēng)機(jī)通過(guò)增大安裝角同樣可以適用于大流量的工況,但是此時(shí),與大尺寸軸流風(fēng)機(jī)相比,其全壓中的動(dòng)壓較高。圖中C工況處,800mm風(fēng)機(jī)和900mm風(fēng)機(jī)的全壓相同,但是前者的動(dòng)壓要高出近170Pa。對(duì)于動(dòng)力損失比較嚴(yán)重的應(yīng)用場(chǎng)合,介質(zhì)輸送主要靠靜壓,此時(shí)應(yīng)該選用靜壓更高的大尺寸風(fēng)機(jī)。
4.5小結(jié)

本章提出了軸流風(fēng)機(jī)模塊化設(shè)計(jì)的性能目標(biāo),即壓力和流量范圍。之后對(duì)風(fēng)機(jī)輪轂比和設(shè)計(jì)壓力進(jìn)行了研究。從氣動(dòng)性能和整體結(jié)構(gòu)角度考慮,本文選擇0.45作為800mm原準(zhǔn)風(fēng)機(jī)的輪轂比。然后,本文選擇低壓和中間壓力兩種壓力條件進(jìn)行風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì),在變安裝角的800mm風(fēng)機(jī)性能圖譜中,兩種葉片性能相近。本文提出了幾何尋優(yōu)方法確定原準(zhǔn)葉片安裝角的確定法則,利用該方法將800mm風(fēng)機(jī)葉片模塊化設(shè)計(jì)900mm和1000mm風(fēng)機(jī),通過(guò)對(duì)比性能圖譜,發(fā)現(xiàn)中間設(shè)計(jì)壓力葉片組成的模塊化風(fēng)機(jī)性能更優(yōu)。另外,通過(guò)變安裝角可以使小尺寸風(fēng)機(jī)適用于大流量工況,但是此時(shí)風(fēng)機(jī)全壓中的動(dòng)壓較高,在動(dòng)力損失比較嚴(yán)重的場(chǎng)合應(yīng)該選用大尺寸風(fēng)機(jī)。
本文基于模塊化思想,對(duì)風(fēng)機(jī)模塊化設(shè)計(jì)進(jìn)行了一些研究。本文首先論證了改進(jìn)的變環(huán)量設(shè)計(jì)方法在不同設(shè)計(jì)條件下的可靠性和有效性,總結(jié)了改變風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能的變化規(guī)律。之后對(duì)風(fēng)機(jī)模塊化設(shè)計(jì)中的葉片安裝角確定方法和原準(zhǔn)葉片選擇進(jìn)行了研究。
對(duì)本文的主要研究?jī)?nèi)容總結(jié)如下:
(1)介紹了軸流風(fēng)機(jī)改進(jìn)的變環(huán)量設(shè)計(jì)方法,驗(yàn)證了該方法在不同設(shè)計(jì)條件下的適用性,并通過(guò)對(duì)比各種風(fēng)機(jī)的無(wú)因次性能曲線“效率-壓力系數(shù)"發(fā)現(xiàn),軸流風(fēng)機(jī)的效率和壓力成反相關(guān)關(guān)系,所以在模塊化設(shè)計(jì)高壓風(fēng)機(jī)時(shí),需犧牲一部分風(fēng)機(jī)效率。
(2)在由小尺寸風(fēng)機(jī)葉片模塊化設(shè)計(jì)大尺寸風(fēng)機(jī)時(shí),風(fēng)機(jī)輪轂比會(huì)增大,小尺寸風(fēng)機(jī)應(yīng)選擇小的輪轂比,但過(guò)小的輪轂比會(huì)造成附面層分離,并且會(huì)使鳳機(jī)動(dòng)靜輪轂出現(xiàn)臺(tái)階結(jié)構(gòu),因此原準(zhǔn)風(fēng)機(jī)輪轂比應(yīng)兼顧整體結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)性能時(shí)選擇較小的輪轂比。
(3)在由小尺寸風(fēng)機(jī)葉片模塊化設(shè)計(jì)大尺寸風(fēng)機(jī)時(shí),應(yīng)該選擇中間壓力作為設(shè)計(jì)壓力。雖然兩種壓力所設(shè)計(jì)的800mm風(fēng)機(jī)的性能相近,但是中壓設(shè)計(jì)葉片組成的900mm和1000mm風(fēng)機(jī)的性能更優(yōu)。
(4)在原準(zhǔn)葉片與特定輪轂匹配時(shí),需要確定葉片的安裝角。在本文中提出了基于幾何尋優(yōu)的方法。該方法是利用比較葉片的幾何形狀來(lái)確定模塊化風(fēng)機(jī)的適宜工況,進(jìn)而確定原準(zhǔn)葉片的安裝角。
(5)本文設(shè)計(jì)了原準(zhǔn)葉片,并計(jì)算給出了模塊化風(fēng)機(jī)的性能圖譜。
5.2展望
由于時(shí)間和條件所限,本文所完成的研究?jī)?nèi)容有限,尚有較多的研究需要開(kāi)展,如下:
(1)軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,其設(shè)計(jì)也牽扯很多參數(shù)。本文對(duì)改進(jìn)的變環(huán)量設(shè)計(jì)方法的研究只停留在有限的幾個(gè)重要參數(shù),尚顯不足。
(2 )本文對(duì)風(fēng)機(jī)模塊化設(shè)計(jì)研究只設(shè)計(jì)原準(zhǔn)葉片安裝角確定和葉片設(shè)計(jì)壓力選擇,沒(méi)有對(duì)原準(zhǔn)葉片數(shù)目進(jìn)行研究,需要在以后的工作中開(kāi)展此部分的研究。
(3)本文對(duì)模塊化設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)只停留在數(shù)值模擬,沒(méi)有進(jìn)行相應(yīng)性能實(shí)驗(yàn)測(cè)試工作是本文比較遺憾的地方。