石家庄风机概述

1.1 1.1 风机概述
从能量观点上讲，流体输送机械是指把原动机的机械能转变为流体的势能和动能的机械。输送液体的机械称为泵；输送气体的机械，按照产生压力的高低，分为通风机、鼓风机和压缩机。而按照工作原理的不同，气体输送机械又分为容积式和叶片式两大类。
前者是靠容积大小和位置的变化进行吸气、压气和排气的，如往复式压缩机、螺杆压缩机、滑片压缩机、罗茨鼓风机等；后者是靠叶片与气体的相互作用将原动机的机械能通过叶片传递给气体从而提高气体的压力，它又分为离心式、轴流式、混流式三种。
离心式—气体径向进入旋转的叶道受叶片的作用沿径向流出的机械称为径流式，习惯称为离心式。
轴流式—气体轴向进入旋转的叶道受叶片的作用沿轴向流出的机械称为轴流式。
混流式—气体与主轴方向成一角度由旋转叶道流出的机械称为混流式。
离心风机主要用在小流量、高风压的场合，输送距离远；轴流式风机主要用在高流量、低风压的场合，噪声大；混流式风机性能则介于两者之间。
离心风机作为一种通用机械，由于其自身所具有的特点，正越来越广泛的应用于国民经济的各个方面和社会生活的很多领域，如石油化工、冶金能源、医药卫生、及航天航空，特别是工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；
锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；风洞风源和气垫船的充气和推进；粮食仓库、港口装卸以及其他散粒物料的进出仓、装卸船、装卸车及反吹布筒除尘器等都要用到离心风机。
离心式风机包括离心鼓风机和离心通风机；根据所需要风压的大小，又可以把离心风机做成单级和多级，单级离心风机风压小，多级离心风机风压大。 石家庄风机概述
1.2 课题研究的背景及意义
     随着科学技术的不断进步，风机越来越向着高参数、高性能和高可靠性方向发展。效率作为风机性能的一个重要指标，对风机的好坏起着决定性的影响。设计出高效率的风机一直是风机改造的重要方向。近年来，虽然很多研究机构对风机的叶轮结构和蜗壳形状进行了改造，如改变叶轮的直径和叶片进出口形状，采用开缝叶片或长短叶片，变叶片数及改进蜗壳型线等。改进后的风机效率比以前有了一定的提高，但仍然处于较低华南理工大学硕士学位论文 的水平。
     如何进一步提高风机的效率成为了当下风机研究的重点，而一个稳定高效的流场不仅是风机高经济性和高可靠性工作的保证，更是风机高效率工作的关键。因此要设计出高效率的风机，必须深入地研究其内部流场结构，明确能量损失产生的机理。再在此基础上，提出具体有效的改进方案。
离心风机作为叶轮机械，其内部流场是及其复杂的。一方面因为它是粘性工质的三维可压缩流，另一方面，从严格意义上来说，它的流动还是非定常的。根据 Reynolds数的大小，其内部流动可以分为三维层流流动、三维湍流流动和转捩流动。根据流动速度范围的不同又可以分为亚音速、跨音速和超音速流动。而在速度较低的情况下可以简化为不可压缩流动。其内部流动经常发生的现象有射流、分离流、尾迹流、旋转失速、喘振、颤振、激波与边界层之间的相互干扰、激波与激波之间的相互干扰、激波与涡系间的相互干扰等等，此外还必定会有二次流，这些二次流大部分以各种涡系形式存在，目前已经确定的涡运动主要有：尾涡、通道涡、泄露涡和刮壁涡及角涡等。同时内部流动工质也可能处于单相或多相状态。由此可见，风机的内部流场是相当复杂的，而且上述这些流动现象对风机的流动性和可靠性都有很大的影响。因此，深入的研究风机内部流场，搞清内部流动现象发生的原理及其本质，对于降低风机的改造周期，提高改造效率，降低改造成本和风险及探索风机改造的新方法都具有重大的意义.用于分析和研究风机内部流动的研究方法主要有三种：理论分析、试验研究和数值计算。其中理论分是最基本的研究方法，他能深刻地认识现象的本质规律，是试验研究和数值研究的基础，但是该过程有很多非线性的因素要考虑，不仅过程繁琐复杂，而且结果不够直观。试验研究通过对产品模型进行测试分析，能综合考虑影响流动的各种因素，获得全面的气动系数，可信度高，但是进行试验研究费工费时、周期长、工作量大、成本高。同时实验仪器受到客观条件的制约，对流场的分析能力和对细微结构的分辨能力与实际要求还有很大差距。而利用数值分析方法来分析风机内部流动细节，并以此作为风机改进设计的依据，可以大大提高设计效率，降低成本，同时数值方法具有方便快捷，不受试验条件的限制等优点。因此，随着计算机技术的不断发展和数值方法的不断改进，数值方法将越来越受工程师们的青睐.从能量观点上讲，流体输送机械是指把原动机的机械能转变为流体的势能和动能的机械。输送液体的机械称为泵；输送气体的机械，按照产生压力的高低，分为通风机、鼓风机和压缩机。而按照工作原理的不同，气体输送机械又分为容积式和叶片式两大类。
前者是靠容积大小和位置的变化进行吸气、压气和排气的，如往复式压缩机、螺杆压缩机、滑片压缩机、罗茨鼓风机等；后者是靠叶片与气体的相互作用将原动机的机械能通过叶片传递给气体从而提高气体的压力，它又分为离心式、轴流式、混流式三种。
离心式—气体径向进入旋转的叶道受叶片的作用沿径向流出的机械称为径流式，习惯称为离心式。
轴流式—气体轴向进入旋转的叶道受叶片的作用沿轴向流出的机械称为轴流式。
混流式—气体与主轴方向成一角度由旋转叶道流出的机械称为混流式。
离心风机主要用在小流量、高风压的场合，输送距离远；轴流式风机主要用在高流量、低风压的场合，噪声大；混流式风机性能则介于两者之间。
离心风机作为一种通用机械，由于其自身所具有的特点，正越来越广泛的应用于国民经济的各个方面和社会生活的很多领域，如石油化工、冶金能源、医药卫生、及航天航空，特别是工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；
锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；风洞风源和气垫船的充气和推进；粮食仓库、港口装卸以及其他散粒物料的进出仓、装卸船、装卸车及反吹布筒除尘器等都要用到离心风机。
离心式风机包括离心鼓风机和离心通风机；根据所需要风压的大小，又可以把离心风机做成单级和多级，单级离心风机风压小，多级离心风机风压大。
1.2 课题研究的背景及意义
     随着科学技术的不断进步，风机越来越向着高参数、高性能和高可靠性方向发展。效率作为风机性能的一个重要指标，对风机的好坏起着决定性的影响。设计出高效率的风机一直是风机改造的重要方向。近年来，虽然很多研究机构对风机的叶轮结构和蜗壳形状进行了改造，如改变叶轮的直径和叶片进出口形状，采用开缝叶片或长短叶片，变叶片数及改进蜗壳型线等。改进后的风机效率比以前有了一定的提高，但仍然处于较低华南理工大学硕士学位论文 的水平。
     如何进一步提高风机的效率成为了当下风机研究的重点，而一个稳定高效的流场不仅是风机高经济性和高可靠性工作的保证，更是风机高效率工作的关键。因此要设计出高效率的风机，必须深入地研究其内部流场结构，明确能量损失产生的机理。再在此基础上，提出具体有效的改进方案。
离心风机作为叶轮机械，其内部流场是及其复杂的。一方面因为它是粘性工质的三维可压缩流，另一方面，从严格意义上来说，它的流动还是非定常的。根据 Reynolds数的大小，其内部流动可以分为三维层流流动、三维湍流流动和转捩流动。根据流动速度范围的不同又可以分为亚音速、跨音速和超音速流动。而在速度较低的情况下可以简化为不可压缩流动。其内部流动经常发生的现象有射流、分离流、尾迹流、旋转失速、喘振、颤振、激波与边界层之间的相互干扰、激波与激波之间的相互干扰、激波与涡系间的相互干扰等等，此外还必定会有二次流，这些二次流大部分以各种涡系形式存在，目前已经确定的涡运动主要有：尾涡、通道涡、泄露涡和刮壁涡及角涡等。同时内部流动工质也可能处于单相或多相状态。由此可见，风机的内部流场是相当复杂的，而且上述这些流动现象对风机的流动性和可靠性都有很大的影响。因此，深入的研究风机内部流场，搞清内部流动现象发生的原理及其本质，对于降低风机的改造周期，提高改造效率，降低改造成本和风险及探索风机改造的新方法都具有重大的意义.用于分析和研究风机内部流动的研究方法主要有三种：理论分析、试验研究和数值计算。其中理论分是最基本的研究方法，他能深刻地认识现象的本质规律，是试验研究和数值研究的基础，但是该过程有很多非线性的因素要考虑，不仅过程繁琐复杂，而且结果不够直观。试验研究通过对产品模型进行测试分析，能综合考虑影响流动的各种因素，获得全面的气动系数，可信度高，但是进行试验研究费工费时、周期长、工作量大、成本高。同时实验仪器受到客观条件的制约，对流场的分析能力和对细微结构的分辨能力与实际要求还有很大差距。而利用数值分析方法来分析风机内部流动细节，并以此作为风机改进设计的依据，可以大大提高设计效率，降低成本，同时数值方法具有方便快捷，不受试验条件的限制等优点。因此，随着计算机技术的不断发展和数值方法的不断改进，数值方法将越来越受工程师们的青睐.