4.4模塊化風(fēng)機性能譜
將本章之前利用不同設(shè)計壓力設(shè)計的兩種葉片,利用幾何尋優(yōu)的方法,分別模塊化設(shè)計900mm和1000mm不同安裝角的風(fēng)機,得到以下模塊化風(fēng)機氣動性能譜圖:流量-壓力”譜圖中標出了 A和B兩組曲線,A組曲線對應(yīng)兩種葉片組成的900mm風(fēng)機,兩者在效率相近的情況下,設(shè)計靜壓600Pa的葉片其壓力要高一些;B組曲線對應(yīng)兩種葉片的000mm風(fēng)機,在效率相近的情況下,也是設(shè)計靜壓600Pa葉片組成的風(fēng)機壓力高。所以,中間設(shè)計壓力設(shè)計的葉片在模塊化設(shè)計大尺寸風(fēng)機時具有更好的效果。
以下是設(shè)計靜壓600Pa葉片的模塊化風(fēng)機性能譜圖:過譜圖可知,小尺寸風(fēng)機通過增大安裝角同樣可以適用于大流量的工況,但是此時,與大尺寸軸流風(fēng)機相比,其全壓中的動壓較高。圖中C工況處,800mm風(fēng)機和900mm風(fēng)機的全壓相同,但是前者的動壓要高出近170Pa。對于動力損失比較嚴重的應(yīng)用場合,介質(zhì)輸送主要靠靜壓,此時應(yīng)該選用靜壓更高的大尺寸風(fēng)機。
4.5小結(jié)

本章提出了軸流風(fēng)機模塊化設(shè)計的性能目標,即壓力和流量范圍。之后對風(fēng)機輪轂比和設(shè)計壓力進行了研究。從氣動性能和整體結(jié)構(gòu)角度考慮,本文選擇0.45作為800mm原準風(fēng)機的輪轂比。然后,本文選擇低壓和中間壓力兩種壓力條件進行風(fēng)機葉片設(shè)計,在變安裝角的800mm風(fēng)機性能圖譜中,兩種葉片性能相近。本文提出了幾何尋優(yōu)方法確定原準葉片安裝角的確定法則,利用該方法將800mm風(fēng)機葉片模塊化設(shè)計900mm和1000mm風(fēng)機,通過對比性能圖譜,發(fā)現(xiàn)中間設(shè)計壓力葉片組成的模塊化風(fēng)機性能更優(yōu)。另外,通過變安裝角可以使小尺寸風(fēng)機適用于大流量工況,但是此時風(fēng)機全壓中的動壓較高,在動力損失比較嚴重的場合應(yīng)該選用大尺寸風(fēng)機。
本文基于模塊化思想,對風(fēng)機模塊化設(shè)計進行了一些研究。本文首先論證了改進的變環(huán)量設(shè)計方法在不同設(shè)計條件下的可靠性和有效性,總結(jié)了改變風(fēng)機設(shè)計和結(jié)構(gòu)參數(shù)時風(fēng)機氣動性能的變化規(guī)律。之后對風(fēng)機模塊化設(shè)計中的葉片安裝角確定方法和原準葉片選擇進行了研究。
對本文的主要研究內(nèi)容總結(jié)如下:
(1)介紹了軸流風(fēng)機改進的變環(huán)量設(shè)計方法,驗證了該方法在不同設(shè)計條件下的適用性,并通過對比各種風(fēng)機的無因次性能曲線“效率-壓力系數(shù)"發(fā)現(xiàn),軸流風(fēng)機的效率和壓力成反相關(guān)關(guān)系,所以在模塊化設(shè)計高壓風(fēng)機時,需犧牲一部分風(fēng)機效率。
(2)在由小尺寸風(fēng)機葉片模塊化設(shè)計大尺寸風(fēng)機時,風(fēng)機輪轂比會增大,小尺寸風(fēng)機應(yīng)選擇小的輪轂比,但過小的輪轂比會造成附面層分離,并且會使鳳機動靜輪轂出現(xiàn)臺階結(jié)構(gòu),因此原準風(fēng)機輪轂比應(yīng)兼顧整體結(jié)構(gòu)和氣動性能時選擇較小的輪轂比。
(3)在由小尺寸風(fēng)機葉片模塊化設(shè)計大尺寸風(fēng)機時,應(yīng)該選擇中間壓力作為設(shè)計壓力。雖然兩種壓力所設(shè)計的800mm風(fēng)機的性能相近,但是中壓設(shè)計葉片組成的900mm和1000mm風(fēng)機的性能更優(yōu)。
(4)在原準葉片與特定輪轂匹配時,需要確定葉片的安裝角。在本文中提出了基于幾何尋優(yōu)的方法。該方法是利用比較葉片的幾何形狀來確定模塊化風(fēng)機的適宜工況,進而確定原準葉片的安裝角。
(5)本文設(shè)計了原準葉片,并計算給出了模塊化風(fēng)機的性能圖譜。
5.2展望
由于時間和條件所限,本文所完成的研究內(nèi)容有限,尚有較多的研究需要開展,如下:
(1)軸流風(fēng)機結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,其設(shè)計也牽扯很多參數(shù)。本文對改進的變環(huán)量設(shè)計方法的研究只停留在有限的幾個重要參數(shù),尚顯不足。
(2 )本文對風(fēng)機模塊化設(shè)計研究只設(shè)計原準葉片安裝角確定和葉片設(shè)計壓力選擇,沒有對原準葉片數(shù)目進行研究,需要在以后的工作中開展此部分的研究。
(3)本文對模塊化設(shè)計的風(fēng)機只停留在數(shù)值模擬,沒有進行相應(yīng)性能實驗測試工作是本文比較遺憾的地方。