如何提高離心通風機的葉輪(二)

2  改善離心通風機內葉輪流動的方法

葉輪是離心風機的心臟,離心風機葉輪的內部流動 是一個 非常復雜的 逆壓過程 , 葉輪的高速旋轉和葉道復雜幾何形狀都使其內部流動變成了非常復雜的三維湍流流動 。由于壓差,葉片通道內一般會存在葉片壓力面向吸力面的二次流動,同時由于氣流 90 °轉彎,導致輪盤壓力大于輪蓋壓力也形成了二次流,這一般會導致葉輪的輪蓋和葉片吸力面區域出現低速區甚至分離,形成射流—尾跡結構 [17] 。由于射流—尾跡結構的存在,導致離心風機效率下降,噪聲增大。為了改善離心葉輪內部的流動狀況,提高葉輪效率,一個重要的研究方向就是采用邊界層控制方式提高離心葉輪性能,這也是近年的熱點研究方向。

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理論和試驗都表明,離心葉輪的射流尾跡結構隨著流量減小更加強烈,而且小流量時,尾跡處于吸力面,設計流量時,尾跡處于吸力面和輪蓋交界處。為了提高設計和小流量離心通風機效率, 2008 年,田華等人提出了葉片開縫技術 [22] ,該技術提出在 葉輪輪蓋與葉片之間 葉片尾部處開縫, 引用葉片壓力面側的高壓氣體吹除吸力面側的低速尾跡區, 直接給葉輪內的低速流體提供能量。最終得到 在設計流量和小流量情況下,葉輪開縫后葉片表面分離區域減小,整個流道速度和葉輪內部相對速度分布更加均勻,且最大絕對速度明顯減小的結果。這種方法改善了葉輪內部流場的流動狀況,達到了提高離心葉輪性能和整機性能的效果,而且所形成的射流可以吹除葉片吸力面的積灰,有利于葉輪在氣固兩相流中工作。

3  結論

綜上所述 , 近年來 對離心 通 風機葉輪內部流動的研究取得了明顯進展 , 有些研究成果已經應用到實際設計中,并獲得令人滿意的結果。目前 , 對離心通風機葉輪內部流動的研究仍是比較活躍的研究領域之一 ,筆者認為可在如下方面進行進一步研究:

( 1 )如何將近似模型方法在通風機方面的應用進行更深入的研究,結合已有的葉片設計技術,探索更加高效快速的優化設計方法;

( 2 )如何將 串列葉柵 、輪蓋開孔和葉片開縫等離心葉輪自適應邊界層控制技術結合起來,在全工況范圍內改善離心 通 風機葉輪的性能,提高離心風機的效率;

( 3 )考慮非定常特性的設計方法研究。目前,研究離心 通 風機葉輪內部的流動均仍以定常計算為主,隨著動態試驗和數值模擬的發展 , 人們對于葉輪機械內部流動的非定?,F象及其機理將越來越清楚 , 將非定常的研究成果應用于設計工作中是非常重要的方面。

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