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离心风机叶轮叶片开缝的数值模拟国内外研究现状

发布时间:2013-02-25 14:52    来源:未知

    目前国内通风机总的发展趋向是;积极引进国外风机先进技术,在已有高效节能风机的基础上,迸一步研制高效率、低噪声风机;改造和更新低效率、高能耗风机,并向防腐蚀及延长使用寿命,自动化方向发展。清华大学、上海交大和西安交大等一些大学和科研院所已经采用三元粘性理论取代一元和二元理论来设计和研制开发新型风机,并取得了显著成果。陕西省风机泵工程研究中心主任席德科等人用计算流体力学(CFD)方法设计系列风机用翼型,实践表明,新设计的翼型,气动性能高于原有的翼型,采用新翼型的风机,效率、全压和噪声性能高于原有翼型的风机。离心风机    近几年来,我国数值模拟技术发展迅速,戴江和吴玉林等在离心叶轮内两相流动的数值模拟上做出了可贵的探索。许长棱和毛义军等应用CFD技术对离心通风机整机进行了三维流场的数值模拟,模拟结果显示叶轮流道中存在着明显的二次流现象,在流动方向上涡的长度尺寸逐渐减小,并且在大流量情况下,更容易形成一对强度不同的二次涡,分析了蜗壳出口段的二次流分布,及蜗舌附近和中部的角涡现象。刘梓才和崔小朝对复合材料风机叶轮内流场进行了数值模拟,并对叶片进行了改进;陈修怀和李嵩通过对离心通风机的三维数值模拟,对通风机叶片的进口角、叶片数、叶片进出口宽度比等进行了优化设计。但是应该指出与燃气轮机,压气机等叶片流体机械相比,由于离心叶轮内部粘性流动数值模拟比较晚,还正处于探索和发展之中,这为我们研究留下了广阔的天地。
离心式风机叶轮通道中的流动十分复杂,由于是扩压流动,叶轮通道中容易产生气流分离,特别是叶片尾缘的吸力面附近分离现象十分严重。这给风机的性能带来不良影响,导致效率下降,并产生旋涡和噪声。在离心式风机的设计中,一部分学者注重对风机叶型的改造并设计了新型叶型的风机来提高效率,降低噪声.另一部分学者则把注意力放在对子午通道的优化设计中,取得了很好的成果。而清华大学由朱之墀教授把航空工业中边界层吹气技术的思想应用于离心式风机叶轮设计也取得了良好的效果:他主持研究的新型风机,采用长短叶片开缝技术,全压提高了大约4%,效率不变,高效区拓宽,噪声降低约ldB,其比噪声很低,获得良好的风机综合性能。这种技术综合了长短叶片和边界层吹气两种技术的优点,能有效使气流通过缝隙将叶片尾部紧靠吸力边的漩涡带走,改善叶轮通道内的流动。但是这种边界层吹气叶轮存在缺陷,开缝隙太窄(缝宽约2mm),当风机在有粉尘的环境中使用时,缝隙可能会被堵塞而失去作用,这就限制了该项技术在风机工程中的应用。
    长短叶片技术(splitter blades)是改善扩压流动的一种办法,它是指在离心式风机正常的叶片之间加入较短的一段叶片,以减小出口处的扩压程度,达到改善射流一尾流结构的目的。图1-1分别为常规叶片叶轮、长短叶片叶轮和长短开缝叶片叶轮的二维示意图。可以看出在长短开缝叶片叶轮的设计中,除了开缝位置会影响风机的性能外,包括长短叶片间的开缝大小、相互间的搭接长度等参数都会影响长短叶片的设计。离心风机叶片

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