雙圓弧葉片多翼風(fēng)機(jī)內(nèi)流場的數(shù)值模擬及葉型研究.pdf

1、多翼風(fēng)機(jī)因其體積小、噪音低而在供暖通風(fēng)空調(diào)工程中得到廣泛應(yīng)用。這種風(fēng)機(jī)的葉片形狀主要有兩種：機(jī)翼形和等厚圓弧形。機(jī)翼形葉片因其流動(dòng)特性較好而效率較高，但也存在葉輪重量大、加工困難、成本較高的不利因素；等厚圓弧形葉片雖因流動(dòng)分離嚴(yán)重而效率稍低，但因其葉輪加工簡單、成本較低而在中小型風(fēng)機(jī)中大量使用。 優(yōu)化這種風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)及提高設(shè)計(jì)效率的一種有效方法是用形狀合適的等厚圓弧形葉片取代目前廣泛使用的單圓弧形葉片。雙圓弧葉片是其中的一種，

2、這種葉片由兩個(gè)不同曲率不同角度的單圓弧組合而成，通過選取不同的進(jìn)口安裝角、圓弧曲率及角度等參數(shù)組合來改變?nèi)~片的形狀，從而模擬機(jī)翼形葉片的形狀來接近機(jī)翼形葉片中的流動(dòng)效果。但目前對于這種葉片形狀的研究比較少。 本文針對這種雙圓弧葉片對風(fēng)機(jī)性能的影響進(jìn)行了研究，并以能否獲得更大的風(fēng)量和壓力作為評價(jià)風(fēng)機(jī)性能的標(biāo)準(zhǔn)。在研究過程中根據(jù)不同的葉片進(jìn)口安裝角、圓弧曲率及角度等參數(shù)的組合，設(shè)計(jì)了多種葉片。首先對整機(jī)流場用Fluent軟件進(jìn)行了二

3、維模擬，找出了幾個(gè)主要葉型參數(shù)對風(fēng)機(jī)性能的影響規(guī)律，篩選出了幾種性能優(yōu)良的葉片，然后又對這幾種葉片的風(fēng)機(jī)的整機(jī)流場進(jìn)行了三維模擬。 二維數(shù)值模擬結(jié)果表明，在蝸殼內(nèi)部隨著流體向出口處的流動(dòng)，靜壓逐漸減小動(dòng)壓和全壓逐漸增大，靠近出口處的靜壓最小動(dòng)壓最大。對不同葉片的分析表明，圓弧角度和曲率相互影響。第一個(gè)圓弧的角度不能過小，如果低于60。，則無法發(fā)揮雙圓弧葉片的優(yōu)勢，甚至有可能不如單圓弧葉片。圓弧曲率比(第一個(gè)圓弧與第二個(gè)圓弧的曲率

4、的比值)的大小也應(yīng)當(dāng)適中，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)圓弧的圓心角較小時(shí)，圓弧曲率比應(yīng)當(dāng)較小；反之，圓弧曲率比可以適當(dāng)增大。綜合來看，第一個(gè)圓弧的圓心角應(yīng)當(dāng)在75°-90°左右，曲率比應(yīng)當(dāng)在3-4左右。對入口安裝角的研究表明，由于葉輪的高速旋轉(zhuǎn)，氣流并不是沿垂直于葉道入口的方向進(jìn)入葉道，而是對葉片的壓力面有一定的沖擊。當(dāng)入口安裝角較大時(shí)，氣流對葉片的沖擊比較強(qiáng)烈，能量損失較大，而較小的入口安裝角比較容易引導(dǎo)氣流流向，減少氣流對壓力面的沖擊。從本文研究的葉片

5、來看，入口安裝角應(yīng)取60°左右。 三維模擬的結(jié)果表明，進(jìn)氣口內(nèi)的氣流，在葉輪前盤附近以軸向速度為主，在葉輪中部開始逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閺较蛩俣?。從葉輪中部流出的氣流，在蝸殼內(nèi)形成了強(qiáng)烈的旋渦，其中的大部分在前盤附近回流入葉輪。進(jìn)氣口內(nèi)靠近后盤附近的氣流，其方向基本上完全轉(zhuǎn)為徑向，最終大部分流出風(fēng)機(jī)，因此可以認(rèn)為后盤附近的流場決定了風(fēng)機(jī)的性能。由于風(fēng)機(jī)前盤附近和中部存在的軸向渦流大大阻礙了氣體的流出，所以在相同的出口靜壓下，三維模擬得到的出