本小節(jié)仍設(shè)計(jì)直後為800mm的風(fēng)機(jī),輪轂比選擇0.5778,即輪轂直徑為462mm,動(dòng)葉為9片,靜葉為8片,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1460rpm,設(shè)計(jì)流量為21000 rn3/h,設(shè)計(jì)靜壓為590Pa,設(shè)計(jì)動(dòng)壓為80Pa,靜壓所乘系數(shù)取為1.254。與之前輪轂比為0.525的直徑為800mm的風(fēng)機(jī)性能對(duì)比如圖: 從性能對(duì)比圖中可以看出,輪轂比為0.5778設(shè)計(jì)條件下設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī),其全壓小于輪穀比為0.525設(shè)計(jì)條件下的風(fēng)機(jī),并且其性能曲線向小流量偏移,即輪轂比增大的風(fēng)機(jī)更適合小流量情況下;輪轂比為0.5778設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)的全壓效率在小流量情況下與輪轂比為0.525設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)相近,但隨著流量增大,其效率逐漸低于輪轂比為.525設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī),并且其最高效率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的流量也小于輪轂比為0.525設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī),從這也可以看出大輪轂比更適合小流量,這是因?yàn)樵龃蟮妮嗇炇癸L(fēng)機(jī)的通流面積減小。圖3.13是兩者流場(chǎng)模擬圖。
從兩種風(fēng)機(jī)動(dòng)葉瑞動(dòng)能圖中可以看出,在相同流量下,輪轂比為0.5778設(shè)計(jì)條件下設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī),其動(dòng)葉凸面存在較大的瑞動(dòng)能峰值區(qū)域。輪轂增大后,在相同流量下,流體的軸向速度變大,流體對(duì)葉片的沖擊會(huì)增加,另外輪穀增大,葉片相對(duì)過(guò)短,輪穀表面區(qū)域和吁頂間隙區(qū)域的流動(dòng)損失所占的比例增大,從而使風(fēng)機(jī)的效率和性能惡化。這是輪穀比增大后,風(fēng)機(jī)效率下降的一個(gè)重要原因。
以下為所設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)與其它風(fēng)機(jī)的無(wú)因次性能對(duì)t匕圖:從無(wú)因次性能對(duì)比圖中可以看出,在小流量、低效率區(qū),大輪轂比的風(fēng)機(jī)的無(wú)因次性能曲線與其它風(fēng)機(jī)性能散點(diǎn)在同一帶內(nèi),表明改進(jìn)的變環(huán)量設(shè)計(jì)方法在不同輪轂比下是可靠的。但是在大流量、高效率區(qū),大輪穀比的無(wú)因次性能曲線下降較快,并且在其它風(fēng)機(jī)無(wú)因次性能散點(diǎn)圖帶的下方,說(shuō)明大輪轂比設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)其適合小流量工況,在大流量時(shí)風(fēng)機(jī)效率降低、性能惡化;改變輪轂比后,風(fēng)機(jī)的效率和壓力仍呈現(xiàn)反相關(guān)關(guān)系,壓力高時(shí),效率低,壓力低時(shí),效率高。所以,模塊化設(shè)計(jì)軸流風(fēng)機(jī)時(shí),當(dāng)原準(zhǔn)葉片工作在較大輪轂比的風(fēng)機(jī)中時(shí),風(fēng)機(jī)的性能曲線會(huì)向小流量方向偏移,并且模塊化風(fēng)機(jī)的效率會(huì)下降。
3.3.3改變安裝角
在改進(jìn)的變環(huán)量設(shè)計(jì)方法中,各翼型截面的安裝角取與翼型的進(jìn)口氣流角相等。傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)方法中,將葉片中間截面處的冀型截面的安裝角作為葉片安裝角[57】,為了便于描述,本文將葉片建模時(shí)所取五個(gè)截面中的葉根截面(圖2.3中的截面5)的安裝角定義為葉片安裝角,葉片安裝角是影響軸流風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)。在風(fēng)機(jī)模塊化設(shè)計(jì)中,風(fēng)機(jī)的葉片形狀不能改變,當(dāng)原準(zhǔn)葉片與輪轂匹配時(shí),葉片安裝角的不同,會(huì)使模塊化風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能不同。本小節(jié)研究對(duì)于改進(jìn)的變環(huán)量方法設(shè)計(jì)的軸流風(fēng)機(jī),改葉片安裝角時(shí),其氣動(dòng)性能的變化規(guī)律。