串列葉柵葉片周向相對(duì)位置對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響(2)

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2模擬結(jié)果與分析

本文分別計(jì)算了位置0下，轉(zhuǎn)速為2 100r/min、1 800r/min和1 500r/min的風(fēng)機(jī)性能曲線，同時(shí)計(jì)算了位置1、2、3下，轉(zhuǎn)速為2 100 r/min的風(fēng)機(jī)性能曲線。分別將所得的六條風(fēng)機(jī)性能曲線編號(hào)為0-2100、0-1800、0-1500、1-2100、2-2100和3-2100。前面數(shù)字代表前后葉片的相對(duì)位置關(guān)系，后面數(shù)字代表轉(zhuǎn)速。觀察圖4和圖5可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)動(dòng)葉處于位置0時(shí)，隨著風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的下降，壓比和流量都逐漸下降，在流量壓比圖中向左下方大幅移動(dòng)，低轉(zhuǎn)速下的最高效率點(diǎn)效率略有下降。在轉(zhuǎn)速2 100r/min下，當(dāng)后葉片從位置0移動(dòng)到位置3時(shí)，由風(fēng)機(jī)的性能曲線可以看出，風(fēng)機(jī)的壓比和流量隨之下降，其變化規(guī)律類似于調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，但變化范圍相對(duì)較小。此過程中，風(fēng)機(jī)效率略有降低，但穩(wěn)定工作范圍有較為明顯的增加。可以看出，改變串列動(dòng)葉的前后葉片周向相對(duì)位置可以產(chǎn)生同調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速類似的效果。同時(shí)，串列動(dòng)葉的兩排葉片周向相對(duì)位置對(duì)風(fēng)機(jī)穩(wěn)定工作范圍有較大影響，合理選擇該參數(shù)有助于擴(kuò)大風(fēng)機(jī)穩(wěn)定工作范圍。

2.1前后葉片周向相對(duì)位置對(duì)葉片負(fù)荷的影響

圖6為在近設(shè)計(jì)工況（背壓106kPa）和大流量工況（背壓102kPa)下，前后葉片不同相對(duì)位置，葉片不同葉高處的表面靜壓分布圖。計(jì)算的工況對(duì)應(yīng)了圖4風(fēng)機(jī)特性線中圈內(nèi)的八個(gè)工況點(diǎn)。在背壓106kPa和102kPa兩個(gè)工況下，位置0和位置1、2、3的動(dòng)葉負(fù)荷分布有著明顯差異，而1、2、3三個(gè)位置的負(fù)荷分布特性更為接近。這是由于位置0處，后葉片在前葉片的尾跡區(qū)內(nèi)，同時(shí)，前葉片和后葉片的狹縫所產(chǎn)生的射流作用對(duì)后葉片吸力面流動(dòng)的影響同其他位置也有很大的差異。從靜壓分布規(guī)律上看，前葉片始終存在一定的正沖角，后葉片的位置對(duì)前葉片正沖角大小的影響非常有限。當(dāng)后葉片離開位置0后，后葉片對(duì)前葉片靜壓分布的影響在動(dòng)葉40%弦長處開始顯現(xiàn)，從75%弦長處開始，吸力面的靜壓大于壓力面。離開位置0后，后葉片的正沖角急劇變大，前葉片負(fù)荷減小，后葉片負(fù)荷明顯增大，并且集中在葉片前端。對(duì)比位置1、2、3的葉表靜壓分布情況，注意到無論是在背壓為106kPa的小流量高效率工況，還是在102kPa的大流量工況，前葉片吸力面的靜壓隨著后葉片靠近前葉片吸力面而逐漸增大，前葉片50%弦長后，前葉片壓力面靜壓隨著后葉片靠近前葉片壓力面而逐漸減小。圖7所示為位置3下，動(dòng)葉半葉高處的靜壓等值線，從圖中可以清晰的看到，后葉片對(duì)前葉片葉表靜壓分布的影響。由于后葉片存在一定的正沖角，使得后葉片壓力面前半段靜壓遠(yuǎn)大于吸力面前半段的靜壓，由于后葉片壓力面靠近前葉片吸力面，同樣的，后葉片吸力面靠近前葉片壓力面，這使得前葉片的后半段，出現(xiàn)壓力面靜壓值小于吸力面的結(jié)果。從位置1移動(dòng)到位置3，后葉片對(duì)前葉片壓力面的影響逐漸減弱，對(duì)前葉片吸力面的壓力影響逐漸增強(qiáng)，這同前葉片的葉片表面靜壓分布是一致的。在后葉片位置從1移動(dòng)到3的過程中，由于前葉片對(duì)氣流的導(dǎo)向作用，相對(duì)而言，后葉片的葉片表面靜壓分布的變化較小。這也是串列葉柵的一個(gè)重要特征。