4-72離心風機量大從優(yōu)【山東冠熙】

通過數(shù)值計算方法，觀察離心風機蝸殼內(nèi)部的流動情況，通過收縮蝸殼180°~360°之間的型線，改進后的離心風機出口靜壓，出口全壓和風機效率都有所提高。

Beena D. Baloni等采用實驗方法，對具有相同葉輪，4-72離心風機蝸殼采用等環(huán)量法與等平均速度法成型的離心風機內(nèi)部流動特性進行了研究，結(jié)果表明采用等平均速度法成型的蝸殼內(nèi)部氣流的速度梯度與壓力梯度都小于采用等環(huán)量法成型的蝸殼，內(nèi)部流動情況更優(yōu)。當流量大于設(shè)計流量時，子午線速度mc1增大，入口速度與圓周切線的夾角大于葉片入口角度1aβ，4-72離心風機迎角為負。

4-72離心風機應(yīng)用廣泛，但由于其葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜、葉道較長導致其內(nèi)部流動損失較大，效率較低。復(fù)雜的葉片結(jié)構(gòu)導致其加工工藝復(fù)雜，在批量生產(chǎn)時葉片模具制造的成本較大，一般企業(yè)都只單件生產(chǎn)甚至不生產(chǎn)，導致產(chǎn)品的供不應(yīng)求。將原型風機的計算結(jié)果與原始測量數(shù)據(jù)進行了比較，詳細分析了SSTK-U湍流模型計算結(jié)果的準確性，即離心風機的數(shù)值計算。因此本文采用數(shù)值計算得方法，找到4-72離心風機內(nèi)部流動損失的根源，改善風機內(nèi)部的流動特性，提高風機的綜合性能。

根據(jù)以上分析，本文對斜槽式離心風機進行了改進設(shè)計，從改善風機內(nèi)部流動特性出發(fā)，首先在原型機的基礎(chǔ)上進行改進，而后根據(jù)風機的現(xiàn)代設(shè)計方法，以合作單位的性能指標為設(shè)計條件，完成風機的設(shè)計工作，具體的內(nèi)容如下：

本文通過查閱大量離心風機優(yōu)化設(shè)計的文獻，深入理解了風機的不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對風機內(nèi)部流動特性的影響，并采用數(shù)值計算方法

(CFD)對風機原型機進行了數(shù)值模擬，通過觀察風機不同截面處的等值線圖和流線圖，對風機的內(nèi)部流動特性進行了分析，為離心風機的改進提供思路。以提高4-72離心風機的效率和增大其全壓為改進目標，對風機的短葉片長度、增大風機葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑和改變風機蝸殼蝸舌與葉輪的間隙，對風機性能的影響進行了研究。因此，改進后的風扇與樣機的幾何相似性不滿足風扇相似性原理的條件。

4-72離心風機的創(chuàng)新點和難點在于以、高壓、節(jié)能為風機的設(shè)計目標，要求產(chǎn)品性能達到或接近高壓、技術(shù)水平的先進水平。但風機的性能參數(shù)是互補的、矛盾的。工作壓力的增加也會導致電耗和噪聲水平的提高，這是風機常見的技術(shù)問題。如果此時溫度變化明顯，繼電器內(nèi)部的液體裝置也會發(fā)生劇烈變化，導致指針旋轉(zhuǎn)。如何使風機的工作參數(shù)滿足設(shè)計要求，提高風機的整體性能，不僅關(guān)系到單個零件結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，而且關(guān)系到材料、制造、加工工藝和裝配精度的優(yōu)化。因此，這是一個對風機進行整體優(yōu)化的系統(tǒng)工程，是4-72離心風機較大的技術(shù)難點。

另外，4-72離心風機的創(chuàng)新點如下：

（1）通過對斜槽離心風機樣機的數(shù)值計算和內(nèi)部流動特性分析，對樣機結(jié)構(gòu)進行了改進，并提出了各種改進方案。通過延長斜槽風機的短葉片，降低了風機所需的扭矩，提高了風機的效率；通過向外延伸風機的長葉片和短葉片，提高了風機的效率。大型風機葉輪的旋轉(zhuǎn)半徑可以增加風機的總壓力，但效率基本不變。減小樣機葉輪與蝸殼舌之間的間隙，不僅可以提高風機的總壓，而且可以提高風機效率2.1%。風機葉輪參數(shù)選擇葉輪是風機的主要部件，葉片是將能量傳遞給流體的部件。為XQ斜槽風機的進一步改進和完善提供了良好的參考。

（2）取消原4-72離心風機的設(shè)計結(jié)構(gòu)。根據(jù)葉輪流道橫截面積逐漸變化的原理，建立了風機葉片型線成形的數(shù)學模型，并根據(jù)該數(shù)學模型完成了風機葉片型線的設(shè)計。葉片的“雙圓弧”設(shè)計被原來復(fù)雜的“多圓弧”設(shè)計思想所取代，從而改善了原模型低壓低效的缺點。

（3）放棄傳統(tǒng)的以實驗為基礎(chǔ)的風機設(shè)計方法，以數(shù)值計算方法為主要研究手段，改進4-72離心風機的設(shè)計，降低風機的開發(fā)成本和周期，加快離心風機產(chǎn)品的更新?lián)Q代。

離心風機的葉片結(jié)構(gòu)主要包括葉片的形狀和葉片的組合。根據(jù)葉片出口安裝角度的不同，風機可分為前向型、徑向型和后向型三種。為了改善葉輪流道內(nèi)的流動狀況，國內(nèi)外學者對葉輪葉型和葉片結(jié)構(gòu)進行了大量的研究。2013年，Wu Gengli等人[46]采用“雙圓弧段”葉片。目前，只有一些簡單的流動機理可以研究，如室內(nèi)空氣流動、靜水中的氣泡上升、顆粒與筒體在流動過程中的碰撞磨損等。通過對葉片與恒速葉片的比較，結(jié)果表明，雙圓弧葉片離心風機可以獲得更寬的穩(wěn)定工作范圍和更高的總壓。黃東濤等。4-72離心風機采用長短葉片開槽技術(shù)，提高風機總壓，降低風機噪音。通過控制4-72離心風機主葉片的數(shù)量，增加了主葉片中的短葉片，減少了葉片通道中的回流損失，從而提高了風機的效率。本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)葉輪流道截面逐漸變化的原理，采用葉片型線成形法，將斜槽風機樣機的“多弧S形葉片”改進為“雙弧”葉片，并采用雙弧拼接的方法，將葉片型線成形為“雙弧”葉片。兩個部分的葉片剖面詳細介紹了風機各部件結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇和設(shè)計過程。