改進(jìn)的風(fēng)機(jī)變環(huán)量設(shè)計(jì)方法

改進(jìn)的變環(huán)量設(shè)計(jì)方法中通過(guò)引入靜壓處的一個(gè)系數(shù)(設(shè)計(jì)壓力=設(shè)計(jì)靜壓X系數(shù)+設(shè)計(jì)動(dòng)壓)來(lái)增加設(shè)計(jì)軸流風(fēng)機(jī)的壓力,在此,稱該系數(shù)為靜壓所乘系數(shù)。靜壓所乘系數(shù)的引入,在葉片進(jìn)口氣流角不變的情況下,增大了葉片的出口氣流角和氣流轉(zhuǎn)角,從而使風(fēng)機(jī)靜壓和全壓增大。為了研究靜壓所乘系數(shù)對(duì)軸流風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能的影響,本節(jié)分別選取靜壓所乘系數(shù)為1和1.254,進(jìn)行風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì),并對(duì)兩種風(fēng)機(jī)的流場(chǎng)和氣動(dòng)性能進(jìn)行了數(shù)值模擬。軸流風(fēng)機(jī)直徑取為800mm,設(shè)計(jì)靜壓為590Pa,動(dòng)壓為80Pa,兩種靜壓所乘系數(shù)下的葉片氣流參數(shù)如.
軸流風(fēng)機(jī)葉片與機(jī)殼之間存在後向間隙,由于葉片的H面壓力大于凸面的壓力,在葉頂間隙處,氣流會(huì)從葉片的凹面流向葉片的凸面,在此區(qū)域形成尖端禍流,造成風(fēng)機(jī)的徑向間隙損失。從兩種風(fēng)機(jī)的葉片凹面和凸面的壓力云圖可以看出,當(dāng)靜壓所乘系數(shù)為1.254時(shí),其葉片13面靜壓高于當(dāng)靜壓所乘系數(shù)為1時(shí),其葉片凸面靜壓低于當(dāng)靜壓所乘系數(shù)為1時(shí),即凹面和凸面的壓差大于當(dāng)靜壓所乘系數(shù)為1的葉片兩面的壓差,所以在取較大靜壓所乘系數(shù)時(shí)所設(shè)計(jì)的軸流風(fēng)機(jī)會(huì)存在更大的後向間隙損失,從而導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的效率下降。這是導(dǎo)致風(fēng)機(jī)壓力升高,而效率下降的原因。

3.1.3變環(huán)量指數(shù)選擇
對(duì)于R級(jí)或R+S級(jí)軸流通風(fēng)機(jī),變環(huán)量流型可以寫為[151:= K(3.1 )式中Ch為葉輪出口的氣流旋繞速度,r為半徑,尺為常數(shù),《為變環(huán)量指數(shù)。變環(huán)量指數(shù)《—般在-1 ~1之間選取,當(dāng)《 = 1時(shí),即為“等環(huán)量”設(shè)計(jì)。變環(huán)量指數(shù)的選取能夠直接影響葉輪出口的流速分布和風(fēng)機(jī)的葉片扭曲規(guī)律,進(jìn)而影響軸流風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能。以下是針對(duì)變環(huán)量指數(shù)選取的研究:根據(jù)軸流風(fēng)機(jī)理論全壓方程:
由上式可以看出,當(dāng)變環(huán)量指數(shù)取-1時(shí),在葉片高度方向任意截面上,其U的值不變,即每個(gè)截面對(duì)扭速AC,,的貢獻(xiàn)比率相同。因?yàn)閺娜~片根部到葉片頂部,隨著半徑的增大,圓周速度W逐漸增大,雖然每個(gè)截面上的&值相同,此時(shí)仍U可以保證葉頂區(qū)域?qū)φ麄€(gè)葉片扭速AC;貢獻(xiàn)絕對(duì)值最多,符合葉片能量供應(yīng)的分布原則。所以,在本文風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)中,變環(huán)量指數(shù)都取為-1。