模塊化風機性能譜

4.4模塊化風機性能譜
將本章之前利用不同設計壓力設計的兩種葉片,利用幾何尋優的方法,分別模塊化設計900mm和1000mm不同安裝角的風機,得到以下模塊化風機氣動性能譜圖:流量-壓力”譜圖中標出了 A和B兩組曲線,A組曲線對應兩種葉片組成的900mm風機,兩者在效率相近的情況下,設計靜壓600Pa的葉片其壓力要高一些;B組曲線對應兩種葉片的000mm風機,在效率相近的情況下,也是設計靜壓600Pa葉片組成的風機壓力高。所以,中間設計壓力設計的葉片在模塊化設計大尺寸風機時具有更好的效果。
以下是設計靜壓600Pa葉片的模塊化風機性能譜圖:過譜圖可知,小尺寸風機通過增大安裝角同樣可以適用于大流量的工況,但是此時,與大尺寸軸流風機相比,其全壓中的動壓較高。圖中C工況處,800mm風機和900mm風機的全壓相同,但是前者的動壓要高出近170Pa。對于動力損失比較嚴重的應用場合,介質輸送主要靠靜壓,此時應該選用靜壓更高的大尺寸風機。
4.5小結

本章提出了軸流風機模塊化設計的性能目標,即壓力和流量范圍。之后對風機輪轂比和設計壓力進行了研究。從氣動性能和整體結構角度考慮,本文選擇0.45作為800mm原準風機的輪轂比。然后,本文選擇低壓和中間壓力兩種壓力條件進行風機葉片設計,在變安裝角的800mm風機性能圖譜中,兩種葉片性能相近。本文提出了幾何尋優方法確定原準葉片安裝角的確定法則,利用該方法將800mm風機葉片模塊化設計900mm和1000mm風機,通過對比性能圖譜,發現中間設計壓力葉片組成的模塊化風機性能更優。另外,通過變安裝角可以使小尺寸風機適用于大流量工況,但是此時風機全壓中的動壓較高,在動力損失比較嚴重的場合應該選用大尺寸風機。
本文基于模塊化思想,對風機模塊化設計進行了一些研究。本文首先論證了改進的變環量設計方法在不同設計條件下的可靠性和有效性,總結了改變風機設計和結構參數時風機氣動性能的變化規律。之后對風機模塊化設計中的葉片安裝角確定方法和原準葉片選擇進行了研究。
對本文的主要研究內容總結如下:
(1)介紹了軸流風機改進的變環量設計方法,驗證了該方法在不同設計條件下的適用性,并通過對比各種風機的無因次性能曲線“效率-壓力系數"發現,軸流風機的效率和壓力成反相關關系,所以在模塊化設計高壓風機時,需犧牲一部分風機效率。
(2)在由小尺寸風機葉片模塊化設計大尺寸風機時,風機輪轂比會增大,小尺寸風機應選擇小的輪轂比,但過小的輪轂比會造成附面層分離,并且會使鳳機動靜輪轂出現臺階結構,因此原準風機輪轂比應兼顧整體結構和氣動性能時選擇較小的輪轂比。
(3)在由小尺寸風機葉片模塊化設計大尺寸風機時,應該選擇中間壓力作為設計壓力。雖然兩種壓力所設計的800mm風機的性能相近,但是中壓設計葉片組成的900mm和1000mm風機的性能更優。
(4)在原準葉片與特定輪轂匹配時,需要確定葉片的安裝角。在本文中提出了基于幾何尋優的方法。該方法是利用比較葉片的幾何形狀來確定模塊化風機的適宜工況,進而確定原準葉片的安裝角。
(5)本文設計了原準葉片,并計算給出了模塊化風機的性能圖譜。
5.2展望
由于時間和條件所限,本文所完成的研究內容有限,尚有較多的研究需要開展,如下:
(1)軸流風機結構比較復雜,其設計也牽扯很多參數。本文對改進的變環量設計方法的研究只停留在有限的幾個重要參數,尚顯不足。
(2 )本文對風機模塊化設計研究只設計原準葉片安裝角確定和葉片設計壓力選擇,沒有對原準葉片數目進行研究,需要在以后的工作中開展此部分的研究。
(3)本文對模塊化設計的風機只停留在數值模擬,沒有進行相應性能實驗測試工作是本文比較遺憾的地方。