4.1.3 設計工況下各級葉輪內(nèi)壓力與速度數(shù)值分布
本文研究的三級葉輪在運行時，通過同一傳動軸進行傳動，各級間具有相同的工作轉(zhuǎn)速和相似流道，各級工作參數(shù)與上一級的輸出參數(shù)有較強的聯(lián)系。圖 4-8(a)、(b)給出了各級葉輪沿軸向的總壓力和速度場分布情況，由圖 4-8 可知，總壓力和流動速度在各級葉輪內(nèi)的分布域形狀相似，但總壓力逐級遞增，且各級間的遞增幅度基本一致，為40KPa 左右。介于兩級葉輪之間的流道壓損大致為 20KPa，而速度在各級葉輪之間變化不大，從葉輪進口到出口速度的增量大致為 200m/s。圖 4-9 則給出了各級葉輪內(nèi)總壓和速度場聯(lián)合分布情況。從該圖也能看出各級葉輪間速度與總壓力的分布規(guī)律。
計算結果與實際數(shù)值存在一定的誤差，引起誤差的主要原因有：
1、建模過程中忽略了風機的泄漏；
2、模型網(wǎng)格劃分密度及形狀；
3、采用的數(shù)值計算方法；
4、收斂判據(jù)及監(jiān)控點的位置；
5、方程求解過程中經(jīng)驗常數(shù)的選取。
雖然存在一定的誤差，但誤差不是很大，而且從計算結果來看，觀察到了風機內(nèi)部一些特殊的流動現(xiàn)象，正確地反應了風機的流動規(guī)律。因此，認為本文使用的建模方法具有較高的準確性，后續(xù)計算依然沿用此方法。
4.1.5 設計工況下分析結果總結
綜合以上對設計工況下三級離心風機內(nèi)部流動數(shù)值計算結果的分析，可以得到以下結論：
1、氣體進入風機后，其壓力在各級葉輪內(nèi)不斷提高。與單級離心風機葉輪內(nèi)的壓力分布類似，各級葉輪中，葉片壓力面所受的最大壓力總要比吸入面所受的最大壓力大。前兩級葉輪內(nèi)的壓力分布具有中心對稱性，而第3 級沒有。
2、氣體流經(jīng)各級葉輪時，由于葉片的轉(zhuǎn)動使氣體的速度不斷升高，并在葉輪出口處達到最大。在各級葉輪內(nèi)部對應位置，氣體的速度大小基本一致。
3、氣體在蝸殼內(nèi)部流動不順暢，產(chǎn)生了多處漩渦及回流現(xiàn)象，這說明現(xiàn)有蝸殼的設計存在不合理之處，有待改進。根據(jù)上述分析，本文認為可通過下述方法改善蝸殼內(nèi)流動：將蝸殼小端制成一定角度的斜面形狀，順著氣流擴散方向由淺入深，以避免出現(xiàn)大面積的低速區(qū)和回流的存在，同時如果將蝸殼截面形狀由方形變成圓形，其內(nèi)部流動
順暢性將會有較大提高。
4.2 變轉(zhuǎn)速風機內(nèi)部流場計算結果分析
轉(zhuǎn)速是影響風機性能的重要參數(shù)之一，直接影響比轉(zhuǎn)速的大小，從而影響風機的機型和尺寸，同時對風機的噪聲、效率及強度都有影響。提高轉(zhuǎn)速可減小葉輪直徑，進而減小風機尺寸，有利于提高風機效率，但同時轉(zhuǎn)速的提高會增加葉輪的圓周速度，影響風機的內(nèi)部流動。
為分析轉(zhuǎn)速對風機內(nèi)部流動的影響，本文在保持管道出口為 8mm 圓環(huán)不變的情況下，除了計算轉(zhuǎn)速為 4600r/min 時風機內(nèi)部流場外，還分別對風機在 000r/min 及6000r/min 兩種轉(zhuǎn)速下的內(nèi)部流場進行了計算，并對三種轉(zhuǎn)速下風機內(nèi)部流動特點及風機整體性能進行了分析與比較。
4.2.1 變轉(zhuǎn)速風機壓力場分析
     如圖 4-10 所示為風機工作在三種轉(zhuǎn)速下各級葉輪徑向截面的靜壓力分布圖，從圖可看出，不管轉(zhuǎn)速多大，風機前兩級葉輪內(nèi)部靜壓力分布都有很好的對稱性，在葉輪同一直徑位置處壓力面?zhèn)鹊撵o壓力比吸力面?zhèn)雀?，而兩側的靜壓力都比主流通道中的高；轉(zhuǎn)速的變化對靜壓力的影響顯著，轉(zhuǎn)速越大，風機內(nèi)部靜壓力越高；第三級葉輪由于蝸殼的存在，靜壓力呈現(xiàn)不對稱性，且轉(zhuǎn)速越高，不對稱性越顯著，最大靜壓力出現(xiàn)在通道的上方，最小靜壓力出現(xiàn)在葉輪入口處的吸力面?zhèn)?，且出現(xiàn)的位置隨著轉(zhuǎn)速的不同而變化，如果這種現(xiàn)象長期存在，將影響該級葉輪在旋轉(zhuǎn)過程中的動平衡。