PDF《·机械研究与应用·一》

专题i仑述 ・机械研究与应用・一 斜流式通风机的研究现状与发展趋势'

仲志刚,赵军,赛庆毅,孙业志,李淼,胡寿根 (上海理工大学.

上海200093) 摘要:随着人们对风机大流量、高压力的需求,以及加工技术的进步、风机设计方法的发展和计算机技术的发展,斜 流风机得到了日益广泛的应用.在分析各种形式斜流风机特点的基础上,详细综述了国内外斜流风机的研究 进展,得出了当前斜流风机的研究热点和难点,并对斜流风机的发展方向进行了展望. 关键词:斜流式通风机;

后置蜗壳;

后置导叶;

流动特性 中图分类号:TH43 文献标识码:A 文章编号:1006―4414(2010)05―0005―03 Research on the development of the diagonal―now fan Zhong Zhi―gang,Zhao Jun,Sai Qing―yi,Sun Ye―zhi,Li Miao,Hu Shou―gen (Shanghai university ofscience and technology,Shanghai 200093,China) Abstract:Diagonal―flow fan has been widely applied with the development of design methods and computer technology,and people'

S needs for large flow and hiish pressure.Based on the analysis for the characteristics of various forms of diagonal―flow fans,the domestic and international development of diagonal―flow fan were elaborated in detail,the hot and difficulty spots of the current diagonal―flow fan weFe obtained in this paper.At the end.the prospect for future I℃search Was also given. Key words:diagonal―flow fan;

oudet guide volute;

outlet guide vane;

flow characteristics 1前言 斜流式通风机是比转数和压头介于离心式风机 和轴流式风机之间的一种风机型式.在斜流风机内, 气体在叶轮中的流动方向与轴线成某一角度,因此, 气体的流动具有强烈的三维特性….斜流风机不但 具有离心式风机的高压强系数和大工况范围的特点, 还具有轴流式风机的大流量系数和高效率的特点. 近年来,随着斜流式风机研究的深入,斜流风机已广 泛用于矿山、纺织、冶金、电站、航空、建筑等行业. 2斜流通风机的形式 斜流式风机主要由叶轮、扩压器和蜗壳等部分组 成,其叶轮轮毂和主体风筒的形状为圆锥形,其叶片 呈三元扭曲形状.现阶段,由于斜流通风机的设计主 要基于滑动系数的离心式延长和基于叶栅资料的轴 流式延长∞j,所以现有斜流通风机的主要为后置蜗 壳斜流风机,(见图1)和后置导叶斜流风机(见图 2). 图1后置蜗壳斜流风 图2后置导叶斜流风 机示意图 机示意图 3国外研究进展 从20世纪50年代开始,美国NACA(前美国航 空咨询委员会)和日本川崎重工就以高压比、高效率 为目标着手斜流叶轮的研究开发.1960年以后,斜 流鼓风机的系列产品用于工业生产.1970年,美国 的De―Laval公司首先将斜流压缩机用于输送天然 气∞J.1986年,Kaneko等通过对叶轮高宽比和转子 刚性的实验研究【41发现,随着叶片高宽比的减小,风 机低速区的有效工况范围得到扩大,风机的总压和效 率得到了提高.而提高转子刚性,可减小风机的性能 衰退率.1988年,Ikui和Inoue根据斜流叶片的流动 特性,提出了斜流压缩机和斜流风机流道匹配方案一 后置蜗壳斜流风机和后置导叶斜流风机Kj.1991 年,Kaneko等提出了高比转数斜流风机非稳定特性 的被动控制方法[6J,这种控制方法可以消除小流量 区域在设计工况点未恶化情况下压力一流量曲线的 不稳定特性.在实验的基础上讨论了被动控制和几 何参数的最佳机制.1995年,通过热线测量的方法 对高比转数风机在低流量范围内的流场进行了测量, 详细的阐述了高比转数斜流风机非稳定特性发生的 机理¨J.1998年,M.Furukawa等对设计流量下的斜 流叶轮叶顶间隙泄漏流场进行了实验研究与数值模 拟LBJ.文献中,倾斜子午流线与旋转轴夹角为45. (轮毂)和25.(叶顶).作者发现:叶顶间隙泄漏涡 ・项目:国家科技支撑计划项目(2008BAF34815) 收稿日期:2010-08―23 作者简介:仲志刚(1986一),男,山东泰安人.硕士.主要从事泵与风机方面的研究工作. ・5・ 万方数据 毫题论述 一・机械研究与应用・一 的破裂发生在斜流叶轮通道的尾部,涡破裂造成涡核 消失、涡面积的扩大和低速区域的出现,这与轴流风 机中有很大的区别.2003―2006年,Shiomi和Kane・ ko等又连续对不同工况下斜流风机旋转失速特性进 行了研究旧】,对今后的研究提供了很大的帮助. 4国内研究进展 我国关于斜流叶轮的研究是在1980年以后才开 始.1984年,我国出现了第一台后置导叶翼型斜流 式风机.此后,我国学者进行了一系列的有关斜流风 机的设计和研究.1986年,吴克启等给出了斜流通 风机的准三元设计方法¨01.根据给出的设计方法研 制了l台斜流风机作为工业锅炉用鼓风机,结果显 示,生产出的斜流风机结构紧凑,震动甚微.1989 年,蔡兆林等详细介绍了离心式延长设计和轴流式延 长设计两种方法的具体步骤,并简要介绍了风机的应 用情况.1990年,蔡兆林等又最先提出了后置蜗壳 斜流风机的设计方法【111.近几年,我国关于斜流风 机的研究都是基于吴克启、蔡兆林等人的设计方法. 4.1后置导叶斜流风机 从1989年开始,我国学者吴克启,蔡兆林,区颖 达等为了了解后置导叶斜流风机的内部流场及风机 的影响因素,在以往的设计基础上研制出风机,并进 行了一系列的实验研究.先后研究了叶栅稠度的改 变、顶端问隙、尾风筒芯筒、扩散筒及叶顶、叶根倾斜 角对斜流风机性能的影响,斜流叶轮顶端间隙对风机 流场流动特性的影响,叶轮的旋转和进气箱对叶轮进 口流场的影响,叶顶间隙条件对斜流叶轮出口流场的 影响¨2―7'