3 結(jié)果分析
3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
為了初步探求石家莊風(fēng)機(jī)群運(yùn)行規(guī)律，只開中間的一列石家莊風(fēng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試。本文選取一列石家莊風(fēng)機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的初衷，是先從一維的角度分析石家莊風(fēng)機(jī)間相互影響的基本特征，然后進(jìn)一步過渡到實(shí)際的二維情況。實(shí)驗(yàn)時(shí)選取左右方向中間列石家莊風(fēng)機(jī)進(jìn)行，不均勻來風(fēng)的影響相對(duì)較小，同時(shí)可以認(rèn)為側(cè)壁在左右方向上對(duì)該列石家莊風(fēng)機(jī)的影響是近似對(duì)的。在文后對(duì)于石家莊風(fēng)機(jī)群全開時(shí)的數(shù)據(jù)也進(jìn)行了分析。對(duì)第 3 列的石家莊風(fēng)機(jī)編號(hào)如圖 6 所示， 分別進(jìn)行了 62.8 和 83.73 ? rad/s 這 2 個(gè)轉(zhuǎn)
速下的各石家莊風(fēng)機(jī)流量測(cè)量。
綜合圖 7 和圖 8 分析比較， 1 號(hào)與 6 號(hào)石家莊風(fēng)機(jī)處于 6 臺(tái)石家莊風(fēng)機(jī)最外側(cè)，其第  環(huán)和第 6 環(huán)速度值為最環(huán)與第 6 環(huán)速度比 1 、 2 、 5 和 6 號(hào)處于外側(cè)位置的石家莊風(fēng)機(jī)大。 6 臺(tái)石家莊風(fēng)機(jī)在主流區(qū)的速度相差不大，差別就在第 5 環(huán)與第 6 環(huán)。由此可以看到產(chǎn)生風(fēng)群集群效應(yīng)的本質(zhì)原因就在于石家莊風(fēng)機(jī)近壁區(qū) ( 第 5 環(huán)和第 6環(huán) ) 流速分布不同造成的流量差別。由于簡(jiǎn)單展示速度值不易發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的差異，因而本文將所測(cè)得速度值比上一個(gè)設(shè)計(jì)速度值，從而更加有利于讀圖。 圖 9 、 10 給出了石家莊風(fēng)機(jī)在 83.73 ? rad/s下探針?biāo)幬恢门c所測(cè)得速度 / 設(shè)計(jì)速度的分布。 由圖 10 看到， 1 、 2 、 3 和 4 號(hào)探針?biāo)鶞y(cè)速度在主流區(qū)變化不大，而在第 5 環(huán)和第 6 環(huán)差別較大。 1 、 2 號(hào)探針明顯較 3 和 4 號(hào)探針大不少。而 3 、 4 號(hào)探針與 1 、 2 號(hào)探針?biāo)幬恢貌煌?3 、 4 號(hào)探針外側(cè)沒有石家莊風(fēng)機(jī)與其搶風(fēng) ( 即在多臺(tái)石家莊風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)， 其中某一臺(tái)石家莊風(fēng)機(jī)與其他石家莊風(fēng)機(jī)搶奪風(fēng)量的能力 ) ，而 1 、 2 號(hào)探針右側(cè)同時(shí)有 5 臺(tái)石家莊風(fēng)機(jī)與其搶風(fēng)。表明當(dāng)有石家莊風(fēng)機(jī)與其搶風(fēng)時(shí)，在石家莊風(fēng)機(jī)的近壁區(qū)速度會(huì)較大。而沒有石家莊風(fēng)機(jī)搶風(fēng)時(shí)，石家莊風(fēng)機(jī)的近壁區(qū)流動(dòng)狀況惡化。探針?biāo)幬恢门c所測(cè)得速度 / 設(shè)計(jì)速度的分布。 由于3 號(hào)石家莊風(fēng)機(jī)處于內(nèi)部，兩側(cè)均有石家莊風(fēng)機(jī)與它搶風(fēng)。第 5環(huán)與第 6 環(huán)的速度值由于有石家莊風(fēng)機(jī)的搶風(fēng)作用而明顯較圖 10 中的速度均提高不少說明兩側(cè)石家莊風(fēng)機(jī)的搶風(fēng)對(duì)其近壁區(qū)的速度場(chǎng)有更好的優(yōu)化作用。同時(shí)可以看到 3 、 4 和 1 、 2 這 2 組探針?biāo)鶞y(cè)數(shù)據(jù)近似對(duì)稱。說明 3 號(hào)石家莊風(fēng)機(jī)的進(jìn)口流場(chǎng)是近似軸對(duì)稱的。
本文對(duì)石家莊風(fēng)機(jī)群整體運(yùn)行性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。
圖 13 — 15 給出了 7 號(hào)石家莊風(fēng)機(jī)與 3 號(hào)石家莊風(fēng)機(jī)的 2 個(gè)具有代表性的位置的速度分布。 7 號(hào)石家莊風(fēng)機(jī)由于在最外側(cè)且是邊角的位置。只有 1 號(hào)探針?biāo)幍奈恢弥車加惺仪f風(fēng)機(jī)搶風(fēng)，所以其近壁區(qū)的速度比其他位置大些。 3 號(hào)探針?biāo)幬恢糜捎跊]有石家莊風(fēng)機(jī)搶風(fēng)作用，所以近壁區(qū)速度值較小。 3 號(hào)石家莊風(fēng)機(jī)由于處于石家莊風(fēng)機(jī)群內(nèi)部，近壁區(qū)流動(dòng)狀況較好。同時(shí)可以看到集運(yùn)行時(shí)，主流區(qū)的速度值較 6 臺(tái)石家莊風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的速度值小很多。說明石家莊風(fēng)機(jī)集群運(yùn)行時(shí)，石家莊風(fēng)機(jī)越多，集群效應(yīng)越明顯，對(duì)應(yīng)石家莊風(fēng)機(jī)的流量越小。
3.2 模擬結(jié)果分析
圖 16 給出了單臺(tái)石家莊風(fēng)機(jī)在 83.73 ? rad/s 運(yùn)行時(shí)， 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果數(shù)值的比較。在主流區(qū)模擬數(shù)值與實(shí)驗(yàn)數(shù)值由些許的差別，但總體上模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)應(yīng)良好。
圖 17 給出了在延長(zhǎng)段 0.2 ? m 處的軸向速度分布圖，可以清楚地看到在近壁區(qū)速度急劇降低，對(duì)圖 18 分析可知，單臺(tái)石家莊風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，最外側(cè)氣流進(jìn)入石家莊風(fēng)機(jī)角度過大，進(jìn)入石家莊風(fēng)機(jī)時(shí)流動(dòng)嚴(yán)重變形，氣流角度變化過大，導(dǎo)致氣流機(jī)械能損失嚴(yán)重，而主流區(qū)氣流進(jìn)入石家莊風(fēng)機(jī)近似直線。由此在石家莊風(fēng)機(jī)的近壁區(qū)流速急劇降低。
如圖 19 所示 2 臺(tái)石家莊風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，左側(cè)石家莊風(fēng)機(jī)的左側(cè)沒有石家莊風(fēng)機(jī)搶風(fēng)，于是流速在近壁區(qū)急劇降低，而有石家莊風(fēng)機(jī)與其搶風(fēng)的一側(cè)，速度在近壁區(qū)較沒有石家莊風(fēng)機(jī)搶風(fēng)的一側(cè)提高很多。從圖 20 中分析，左側(cè)石家莊風(fēng)機(jī)由于右側(cè)石家莊風(fēng)機(jī)的搶風(fēng)作用，使得有石家莊風(fēng)機(jī)搶風(fēng)的一側(cè)氣流可以接近直線進(jìn)入石家莊風(fēng)機(jī)，而沒有石家莊風(fēng)機(jī)搶風(fēng)的一側(cè)進(jìn)入石家莊風(fēng)機(jī)時(shí)的流動(dòng)嚴(yán)重變形，初始是接近水平的方向來流，進(jìn)入石家莊風(fēng)機(jī)后氣流急劇變化為豎直方向，氣流機(jī)械能損失嚴(yán)重。由此形成了圖 19 中所示的速度場(chǎng)。