不同前盤結(jié)構(gòu)形式多翼離心風(fēng)機(jī)性能對比研究(2)

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風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)裝置采用 Ａ 型 － 出口測試驗(yàn)風(fēng)室，用多噴嘴組流量計(jì)測流量（儀器精度在０． ３％以下）。 本試驗(yàn)臺是嚴(yán)格按照“ＧＢ／ Ｔ１２３６—２０００ － 工業(yè)通風(fēng)機(jī)用標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)道進(jìn)行性能試驗(yàn)”由圖６ 可知，試驗(yàn)所得靜壓值比模擬所得靜壓值大，試驗(yàn)數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)相差最大的工況在流量為 １０ｍ３／ ｈ 附近，模擬數(shù)據(jù)為 ２００Ｐａ，試驗(yàn)數(shù)據(jù)為 ２２０Ｐａ，相差 １０％。 但考慮到模擬數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的趨勢幾乎完全一致，所以認(rèn)為本文數(shù)值模擬所選數(shù)學(xué)模型、所使用計(jì)算方法、邊界條件的設(shè)置是合理的，數(shù)值模擬結(jié)果是可靠的。
5　優(yōu)化方案和結(jié)果討論
５．１　優(yōu)化方案
２ ３ ＦＬＵＩＤ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹＶｏｌ暢 ４２，Ｎｏ． １，２０１４原型風(fēng)機(jī)是不帶前盤的前向多翼離心風(fēng)機(jī)，由于葉輪不帶前盤，故葉輪前段（靠近蝸殼進(jìn)口的部分）主要以軸向流動為主；在葉輪中段，葉道內(nèi)的流動方向向徑向傾斜；在葉輪后段主要以徑向?yàn)橹鳌?又因?yàn)槎嘁黼x心風(fēng)機(jī)的流道比較短，所以風(fēng)機(jī)的負(fù)荷主要集中在葉輪后段，風(fēng)機(jī)前段及中段主要起到輸送流體的作用，沒有起到分擔(dān)風(fēng)機(jī)負(fù)荷的作用。 而且如果風(fēng)機(jī)不帶前蓋板，由于葉輪做功，葉輪出口處壓力要高于葉輪進(jìn)口處壓力，在靠近前盤處（蝸殼前蓋板處）會有較大的回流，造成風(fēng)機(jī)效率下降。 但如果葉輪加 １００％蓋板，即把葉輪前盤處全部封死，會阻礙氣流的軸向流動，氣流在前盤處軸向轉(zhuǎn)向徑向轉(zhuǎn)折時會有較大的氣流波動，故在葉輪出口靠近前盤處會有一個渦流死區(qū)，從而降低風(fēng)機(jī)的效率。 所以前蓋板的封閉度（保持蓋板外徑不變，改變蓋板內(nèi)徑的大小，蓋板的內(nèi)外經(jīng)之差與葉輪內(nèi)外經(jīng)之差的比值定義為此蓋板的封閉度）從 ０ ～ １００％會有一個最優(yōu)值，使前盤附近的氣流流動平穩(wěn)。 基于以上討論，無錐度葉輪確定３ 種方案，此３ 種方案的前盤封閉度依次為：３０％，６０％，１００％。前盤的結(jié)構(gòu)形式有平直前盤、錐形前盤和弧形前盤３ 種。平直前盤葉輪因葉片進(jìn)口轉(zhuǎn)彎后分離損失較大，其效率較低，但整個葉輪制造工藝較簡單。 而弧形前盤葉輪的效率較高，但整個葉輪制造工藝復(fù)雜。 至于錐形前盤葉輪從效率、工藝則均居中。本文錐度的確定按照能夠保證氣流在進(jìn)口處平穩(wěn)轉(zhuǎn)折為基本原則，并保證流體在流道內(nèi)沒有擴(kuò)壓，根據(jù)原型風(fēng)機(jī)的幾何尺寸和內(nèi)流情況，確定錐度為７５． １８° 。 考慮到采用錐形前盤后，在前盤附近葉輪出口到進(jìn)口的回流會有所加劇，故此錐度為７５． １８° 的葉輪的前蓋板封閉度為 １００％，以最大限度的消弱回流。
５． ２　各方案性能曲線采用與原型風(fēng)機(jī)相同的數(shù)值模擬方法，對以上方案進(jìn)行數(shù)值模擬，模擬結(jié)果用圖表的方式表現(xiàn)。各方案靜壓曲線如圖 ８ 所示。 由圖 ８ 可知，在小于設(shè)計(jì)工況流量的區(qū)間內(nèi)，除了方案 ３０％外，其他各方案的靜壓值相差不大，都集中在 １９０～ ２１０Ｐａ 區(qū)間，在初始流量２． １ｍ３／ ｈ 下，方案３０％的靜壓值為 １８０Ｐａ，與其他方案的靜壓值（２０５Ｐａ左右）偏離比較大。 流量值小于設(shè)計(jì)工況時，隨著流量的增加，各方案靜壓值保持平穩(wěn)有增有減。在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，可以看到靜壓值最高的是方案６０％（靜壓值為 １９６Ｐａ），其次是方案原型與方案３０％（靜壓風(fēng)別為 １８５ Ｐａ 和 １８７ Ｐａ），再其次是方案１００％（靜壓值為 １７８ Ｐａ），最差的是方案錐形（靜壓值為 １６３Ｐａ）。 在流量值高于設(shè)計(jì)工況流量的區(qū)間，隨著流量的增加各方案出現(xiàn)較大差異：雖然各個方案的靜壓值隨著流量的增大都在減小，但是方案６０％、方案 ３０％、方案原型的靜壓變化相對較為平穩(wěn)，但方案 １００％和方案錐形的靜壓急劇減小，尤其在流量為 ２６． ２ｍ３／ ｈ 時， 方案１００％和方案錐形的靜壓值降到１９Ｐａ 和 ６Ｐａ。