石家庄风机叶轮子午面形状

叶轮子午面的形状对叶轮的整体性能影响较大，而影响子午面形状的参数主要是叶轮直径、轮盘直径、轮毂直径、叶片进口宽度、叶片出口宽度等。经过多次试验，发现叶片出口宽度是本次优化的重要参数。优化后的子午面形状与优化前的形状比较如图6-13 所示。
优化前后叶轮的性能曲线如图 6-14、图 6-15、图 6-16 所示。从图中可看出改进后的叶轮进出口压差在设计点以上且十分接近，叶轮的内部效率基本不变，但所需的功率在设计点以下，比原叶轮降低了近 5kW 左右。
单级叶轮功率降低 5kW，当用于三级风机中就可以降低 15kW，因此改进后的三级离心风机比原风机具有更好的节能特性。
6.4 本章小结
本章利用 CFturbo 软件平台对原风机单级叶轮的性能进行了建模，并对该叶轮的结构进行了一定的优化。
总结
     本文利用 Fluent6.3 平台对三级离心风机在不同工况下的内部流动进行了数值计算，重点分析了该风机在设计工况、变转速及变管道出口宽度情况下内部流动的特点及性能曲线，并通过对风机三级叶轮采用不同叶片数组合时内部流动的计算，研究了不同叶片数组合对风机内部流动及性能的影响，为多级风机的结构改进和性能提升提供了新的思路。本文得到的主要结论如下：
     1、三级离心风机各级叶轮内部流动规律相类似，但蜗壳对第三级叶轮的内部流动影响较大。压力在三级叶轮之间逐级递增，但速度基本不变。
     2、转速对三级离心风机内部流动的影响主要表现在第三级叶轮内部，转速越高，该区域出现的低速区域面积越大，且出现的位置也随转速的不同为变化。风机全压对转速的变化较为敏感，全压的递增幅度大于转速的递增幅度。转速与风机体积流量和效率几乎成线性关系。
3、管道出口的大小对风机内部流动规律影响巨大。出口越大，风机内部流动越顺畅，叶轮出口处的“射流-尾迹”现象越显著，风机内的流动损失增大。同时，第三级叶轮处的低速区也随出口的增大而逐渐消失。风机在管道出口为 15mm 时的效率比现工况下的 8mm 的效率大 10%左右。
4、三级离心风机各级叶轮采用不同叶片数目对风机内部流动和性能有影响，通过改变叶片数组合可以得到不同效率的风机，并得出在叶片数组合为（18,18,18）和（12,18,24）时的风机效率比其他组合时的风机效率高，并分别比原风机的效率高 4%和3%左右。
5、利用 CFturbo 对单级叶轮进行了结构改进，在满足压差和效率的情况下，得出叶轮叶片数为 18、叶片出口宽度为 35mm 时，叶轮性能较好。
展望
目前，国内外学者对于离心风机的研究主要集中在单级风机，对多级离心风机内部流动及各级叶轮匹配特性的研究较少，本文虽然对三级离心风机的内部流场及各级叶轮叶片数的匹配做了一些研究工作，但由于时间和条件的限制，这项工作还有很多方面需要继续研究和改善。
首先，本文在对风机内部流场进行数值计算的过程中，完全忽略了各级叶轮与风机主轴之间的泄漏，该项工作有待于进一步完善。
其次，本文通过改变叶片数组合来研究三级风机各级叶轮的匹配特性，但这只是诸多方法中的一种，还有其他方法可以用来对其进行研究，如通过改变各级叶轮的直径，研究不同直径组合下的风机性能。
最后，本文虽然对风机在不同转速、不同管道出口宽度、不同叶片数组合时的内部流场进行了数值计算，对单级叶轮的部分参数也进行了优化，但仍待进行大量的实验研究。