PDF《·机械研究与应用·一》

.大量的实验研究为今后更好的了解斜流 风机提供了真实的实验数据和流场形态. 随着计算机的发展,数值模拟在流体机械的研究 中起到了越来越重要的作用.它可以节省研究人员 的研发时间,也为难以观察到的机械内部流场提供了 真实的流动形态.1998年,赖焕新等对斜流风机进 行了有无叶顶间隙条件下的三维粘性数值模拟u8l, 揭示了流道中低速流体的输运, 射流一尾迹 流型 和叶顶间隙泄漏涡等的形成过程.2004年,兰海等 就斜流式风机叶轮的设计方法进行了系统的研 究【191.提出了不同于以往的轴流式或离心式延长设 计方法或经验方法的一整套基于三元设计思路的设 计方法.其中,叶片造型是直接在斜流流面展开面上 造型.最终通过算例证明了设计思路是可行的. 2003―2006年,游斌等对常规斜流转子进行前缘弯 掠(扭)设计,并对自行设计的叶轮进行了一系列的 实验研究与数值模拟,最终发现前缘弯掠(扭)斜流 转子改善了低流量时的旋转失速状态,扩大了斜流风 机的喘振裕度和工作范围,减弱了转子下游的尾迹. ・6・ 最终将前缘弯掠(扭)转子应用到大型大型中央空调 室外机上,取得了不错的效果伽嗡】.2007年,高鹏 等通过借鉴轴流压缩机领域的梯状间隙结构机壳处 理对于压缩机整机性能影响的研究成果,通过对斜流 风机加装5中不同梯状间隙机壳,比较分析了不同机 壳对风机性能和流场的影响ⅢJ.利用商业软件NU― MECA模拟分析说明,梯形叶顶间隙结构能够有效地 减小风机转子顶部区域阻塞团的负面影响,从而改善 风机的性能. 4.2后置蜗壳斜流风机 1994年,吴克启等在以往研究的基础上制作出 后置蜗壳斜流风机,并对风机进行了实验研究ⅢJ,获 得了风机进口处的速度分布,出口流场的速度分布以 及蜗壳出口宽度变化对风机流场的影响等重要数据, 对进一步研究后置蜗壳斜流风机提供了基础性资料. 1999年,魏兵海等使用5孔探针法,对3种不同叶顶 间隙时的后置蜗壳斜流叶轮进出口流场的3维速度 分布进行了近失速工况下的实验测量,并将实验结果 与非失速小流量的出口流场做了比较旧j.笔者发 现,近失速工况下,叶顶间隙的变化对叶轮出口泄漏 量影响较大.而设计间隙条件下,近失速工况会导致 叶轮加功量突然降低和泄漏量增加,从而导致风机外 特性变羞.2005~2007年,杨泳、楚武利、董万峰等 利用商业软件NUMECA分别对后置蜗壳斜流风机进 行了整机的三维数值模拟㈣.2|.证实了叶轮与蜗壳 相互作用引起的涡系是影响斜流风机效率的主要原 因.并且文献[31]证明了斜流风机中也存在离心式 叶轮中的射流一尾迹结构.2008年,栾春华等在 FLUENT平台上对风机进行整机模拟∞引,同样捕捉 到了斜流风机中的射流一尾迹结构. 5斜流风机的优缺点 研究发现,斜流叶轮内部流动极为均匀、圆滑,涡 流损失较少.主要是因为斜流通风机气流从轴向逐 渐变为斜向进入流道,从叶轮出口出来后缓慢变成径 向.这使斜流风机内部流动损失较少.此外,由于叶 片的设计符合三元流动规律,这既能保证风机人口的 冲击损失小,又使风机出口压力及速度在宽度方向保 持均匀,在设计叶轮时,可提高气流相对速度,进而提 高风机效率.所以,斜流风机具有很高的效率,尤其 在小流量状态下,斜流叶轮保持了较高的效率. 此外,与离心风机相比,斜流风机的噪声更小. 这主要是因为斜流风机内部流动比较均匀,涡流损失 较小,气流不易分离.斜流叶轮外端m3壁子午形状 的收缩有助于避免叶顶泄漏涡在叶道中破裂,这也是 斜流风机噪声特性较好的原因. 虽然斜流通风机优点较为明显,但它的缺点也同 万方数据 样明显.首先,比起离心通风机,由于叶片为复杂的 三元扭曲叶片,斜流风机制造上有一定难度,如何生 产较为简单又对风机效率影响不大的叶片是工业生 产中的一大难题.其次,斜流风机转速较高,虽然满 足同样的参数其轴向尺寸小,但相对叶轮来说其轴向 尺寸大、主轴直径比较大. 6结语 近年来,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.随着 人们大量的实验研究与数值模拟,对后置导叶斜流风 机与后置蜗壳斜流风机的内部流场以及影响因素有 了不错了解.但是,目前大部分的研究局限于对风机 人口及叶顶间隙、蜗壳的影响上,缺乏对斜流风机旋 转失速特性的深入研究.此外,对于风机叶片,还没 能找到一个较好的加工方法,使得叶片加工工艺简 单,又不会降低风机的效率. 参考文献: [1]吴玉林,陈庆光,刘树红.通风机和压缩机[M].北京:清华大学 出版社.2005. [2] 蔡兆麟.吴克启,区颖达.斜流式通风机[J].风机技术,1989 (2)........