各级叶轮采用不同叶片数时风机内部流动分析

     在三级离心风机中，当各级叶轮的叶片数不同时，其内部流动既有相似点又有不同点，分析如下：
图 5-7、图 5-8 所示分别为叶片数组合为（12,18,24）及（24,18,12）时，风机子午面上的静压云图和速度云图。由图可知，在同一台风机中，各级叶轮叶片数不同时，气体在叶片数大的叶轮进口处的速度大于叶片数小的速度。而在组合不同的风机中，根据图上数据显示，当叶片数组合为（12,18,24）时风机内部出现的最高静压力比（24,18,12）时数值大，最高速度相等。同时对比发现两者之间静压力和速度的分布存在差别，组合为（24,18,12）时第一级叶片进口处的静压力低于进口管道的静压力，而（12,18,24）时该处的静压力与管道内的静压力相等。同时由于（24,18,12）风机第一级叶轮的叶片数为 24，该级叶轮进口附近气体的速度比组合为（12,18,24）时大。且第三级叶片数为 24时气体在蜗壳内的流动比叶片数为 12 时好。
叶片数组合为（12,18,24）、（24,18,12）时，各级叶轮截面静压及速度等值线图如图5-9、图 5-10、图 5-11、图 5-12 所示。
通过比较分析，得到以下结论：
石家庄风机1、风机的三级叶轮采用的叶片数逐级递增时，静压力在各级叶轮进口处的分布有微小差别，叶片数的增大，使各级叶轮叶片与叶片之间的空间逐渐变小，从而使单条叶 道进口处形成的低压区域面积逐级递减，气体进入叶道的通道减小，使气体出现挤压的现象越来越严重。同时由于叶道变小，气体在叶轮出口形成的高速区面积也变小。当各级叶轮叶片数递减时，此规律正好相反。
2、风机的三级叶轮采用的叶片数逐级递增与逐级递减两种情况下的内部流动有较大差异，主要体现在第三级叶轮内部，当叶片数为（12,18,24）时，第三级叶轮部分叶片在流道出口处压力面侧出现较大的静压，这对叶片的强度和寿命都有很大影响，而在（24,18,12）时不存在此现象。另外在两种组合下，第三级叶轮内部都存在低速区，但（24,18,12）组合时的低速区面积较小，出现的位置也与（12,18,24）组合不同，同时叶道内出现较大面积的高速区域。
图 5-13 所示为叶片数组合为（12,18,24）及（24,18,12）时各级叶轮截面的速度矢量图，由图看出这两种叶片数组合在第一级的气体流动因叶片数的不同而有些许的不同，叶片数多时气体在叶道内比较收缩，而叶片数相同的第二级流动规律类似。在第三级，两种组合下叶轮内部气体的流动方向有显著差异，当组合为（12,18,24）时，第三级叶轮内部出现大量气体倒流，倒流的气体在叶轮进口处周向旋转，进入其他叶道，而在（24,18,12）时在该处没有发生气体倒流，气体进入叶道比较顺畅，只有少量的漩涡存在。
图 5-14 为两种叶片数组合下三级叶轮叶片壁面的静压分布，从数值上看（12,18,24）组合时风机的最下静压力和最大静压力值都比（24,18,12）大，但后者在第三级的叶片末端所受的静压力较为平均，而前者则差距较大。从该图也可看出，任何组合任一级的叶片压力面所受静压都比吸力面大。
图 5-15、图 5-16 分别给出了（12,18,24）和（24,18,12）时蜗壳截面的速度矢量图，通过比较发现两者在蜗壳内的最大流速都出现在蜗壳出口处的外壁侧，但前者的流速比后者大，在蜗壳截面的 a 处，前者流动顺畅，无气体回流发生，但后者在该处却发生了大规模回流，且回流直接延续到蜗壳最小端，这大大降低蜗壳的通流能力，最终将导致风机效率降低。
5.1.3 其他叶片数组合风机内部流动
     观察其他叶片数组合风机的内部流动发现，不同的叶片数组合对风机前两级叶轮的内部流动影响不大，但对第三级叶轮内部流动的影响比较显著，在叶片数组合为（24,18,12）时，第三级内的流动与其他组合有较大区别，该组合下低速区域面积明显减小，且在叶轮内部没有出现大量的气体回流，只有叶片入口的少量漩涡，气体进入叶道较为顺畅。除此之外，其他 10 种叶片数组合，第三级都出现较大面积的低速区域，气体也发生严重倒流，但发生的位置随着组合的不同而不同。