吹氣抑制離心風機旋轉失速的動力學特征(3)

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通過以上分析可知，當閥門開度而=o．48時，110In／s的吹氣速度不能提供足夠動能，抑制不了失速先兆的產生，形成了向失速現象發展的2個未成熟失速團。原始石家莊風機在閥門開度為0．72時發生旋轉失速現象，流量為4．157岔／s。失速先兆發生前，通過在葉片進口附近設計噴嘴吹氣，抑制旋轉失速的產生。隨著閥門開度的減小，當閥門開度為O．48時，離心石家莊風機葉輪內出現旋轉失速先兆，并演化為沿周向旋轉的失速團，該閥門開度下對應的石家莊風機流量為3．46l m3／s。因此，通過吹氣主動控制，石家莊風機裕度增大11％，擴穩效果明顯。
2．3靜壓等值線分布圖4為閥門開度分別為七l=o．69和島：0．63時葉輪內不同軸向截面的靜壓等值線分布圖。由圖可知，在Z-31截面，2個閥門開度下靜壓等值線分布幾乎相同，差別是葉輪中間區域的兩條環形閉合靜壓等值線的直徑不同，且閥門開度較小的工況下該等值線所圍成的面積較小。門開度分別為七l=0．54和七l=0．48時葉輪內不同軸向截面的靜壓等值線分布圖。由圖5(a)可知，隨著閥門開度的減小，壓31截面內存在的兩條圓形閉合靜壓等值線包圍的面積逐漸縮小，各流道內靜壓等值線周向呈不對稱分布。由圖5(b)可知，在壓38．5截面，葉片附近低壓凸起的靜壓等值線發展為沿周向不對稱分布，且該截面中部存在一段起點和終點在輪轂表面的靜壓等值線。由圖5(c)可知，在z46截面，靜壓等值線在葉輪截面中部附近呈不均勻分布，且靠近蝸舌的流道出口靜壓與其他流道的壓差進一步擴大。當后l=0．48時，由圖5(d)、(e)和(f)可知，葉輪流道內靜壓等值線分布沿周向嚴重不均。葉輪中部輪轂附近處靜壓等值線分布沿周向不均，如Z-3l截面葉輪中部靜壓沿周向出現3條呈直線分布的靜壓等值線。以上靜壓等值線分布的變化均是由于該閥門開度下，葉輪流道內產生了2個未成熟的失速團所引起的，且失速先兆的影響范圍隨著失速團的成熟逐漸向葉輪中心處擴大。
2．4噪聲特性預估圖6為閥門開度分別為‰=0．69和尼l=0．63時葉輪和蝸殼區域內3個軸向截面的聲功率級分布云圖。由圖可知，靠近前盤的壓31截面葉輪流道內存在較大聲功率級的區域，且沿軸向葉輪內聲功率級逐漸減小。這是由于靠近前盤的葉輪流道內占據了較大面積的分離渦，產生了較大的氣動噪聲，而靠近后盤的截面內流動性比較好。豳圖6(a)和圖6(d)可知，由于在壓31截面附近安裝噴嘴進行高速噴氣，導致噴嘴附近聲功率級最高，且存在較高聲功率級的區域。隨著閥門開度的減小，該高聲功率級區域的面積逐漸增大。比較而=0．69和島=o．63聲功率級分布可知，由于噴嘴吹氣抑制了旋轉失速現象的發生，石家莊風機內聲功率級分布變化較小。圖7(a)、嘞和(c)為閥門開度幻=o．54時葉輪和蝸殼區域內3個軸向截面的聲功率級分布云圖。由圖可知，與圖6(d)、(e)和∞相比，高噪區面積增大，這是由于隨著閥門開度的減小，流量減小，葉輪流道內分離渦的面積增大引起氣動噪聲增大。壓3l截面蝸舌附近噴嘴吹氣產生的較高氣動噪聲與蝸舌噪聲疊加形成了局部高噪帶。
在嬲8．5截面，高噪區主要分布在蝸舌對應的旋轉噪聲及每個葉輪流道內分離渦引起的旋渦噪聲。圖7(d)、@和①為閥門開度h=0．48時葉輪和蝸殼區域內3個軸向截面的聲功率級分布云圖。由圖可知，腳1截面上葉輪出口的高噪區沿周向分布嚴重不均，主要集中在2個高噪帶，每個高噪帶約覆蓋了4個葉輪流道出口，2個高噪帶之間的葉輪流道出口聲功率級降低。這是由于在該閥門開度下，此時靠近前盤的截面內產生了2個未成熟失速團，占據了高噪帶覆蓋的葉輪流道。另外，靠近蝸舌區域的高噪帶，由于噴嘴吹氣與未成熟失速團的耦合作用，造成了高聲功率級面積的增大。2個未成熟失速團對應的葉輪流道在壓38．5和Z斟6截面內對應的聲功率級均有不同程度的提高，但沿軸向高噪區面積增大的程度逐漸減小，這是由于此時產生的是未成熟的失速團，之后經歷沿徑向、軸向和周向的三維演化過程，z蘭38．5和Z46截面內對應的高噪區面積將逐漸增大。
3結論本文提出了一種推遲離心石家莊風機旋轉失速現象發生的方法，即失速先兆發生前在靠近蝸舌的3奪葉輪流道進口進行噴嘴吹氣。基于風Ializable玨締《型和節流閥模型，對某吹氣速度、不同流量(閥門開度)下離心石家莊風機的內部流場進行了非定常數值模擬。分析比較了閥門開度分別為O．69、O．63、O．54和0．48時葉輪內不同軸向截面的相對速度矢量圖、靜壓等值線分布和聲功率級云圖。結果表明，通過噴嘴吹氣，離心石家莊風機裕度增大11％，擴穩效果明顯，有效地抑制了失速現象的產生。本文提出的失速控制方法對石家莊風機的安全運行具有重要的工程價值。