风机模块化设计时安装角的确定

风机模块化设计时安装角的确定
风机模块化设计是将风机叶片作为通用模块,与不同尺寸的轮毂匹配,组成不同尺寸系列的风机,在与轮穀匹配时,需要确定原准叶片的安装角。通过本文第三章中针对安装角对轴流风机气动性能的影响研究可知,叶片安装角对风机的气动性能影响较大。在本节中,根据几何寻优的方法探讨原准叶片安装角的确定准则。
在本节中选用上节中设计静压600Pa的风机叶片与轮毅匹配组成直径为900mm的风机进行叶片安装角确定准则的讨论。将800mm风机中设计的叶片作为原准叶片,安装到直径为900mm的风机中,主要的风机结构参数(包括叶轮直径、轮毂直径等)已知,风机风筒和动叶轮穀的直径都相应增加100mm;原准叶片的翼型几何参数不再改变。
基于几何寻优的方法是从几何角度出发,通过枚举设计流量和设计压力,以此进行叶片设计,将设计出的叶片翼型截面与800mm原准叶片的翼型进行对比,以两种叶片几何形状相差最小为寻优目标。本文利用MATLAB中的fminsearch函数来实现寻优过程,fminsearch主要用于求多维函数的极小值,该函数是基于Nelder-Mead 方法聞。了减小原准叶片与900mm风机中所设计叶片几何形状上的差异,可以将变环量指数作为一个变量,将其取值限定在-1~1范围内。为了便于描述,将根据假设设计工况(设计流量和设计压力)和多变指数设计的900mm风机叶片称为假设叶片。比较原准叶片和假设叶片的翼型时选择叶根截面、叶顶截面和中间截面,具体方法是:根据假设设计工况,利用进口气流角和出口气流角公式,计算得到假设叶片的叶根截面、叶顶截面和中间截面的气流进、出口角和气流转折角(气流转折角=出口气流角-进口气流角),对两种风机的个角进行比较。已知800mm风机叶片翼型参数如下表4.3。
利用MATLAB中的fminsearch函数寻优得到某变环量指数下,参数bi和b最小时的设计流量和设计压力。再调整变环量指数,从而寻优得到使bi和b的值最小的工况组合,即两种风机叶片的几何形状相差最小,将此时的设计流量和设计压力称为模块化风机的适宜工况。根据上一节中的叶片参数寻优,得到的寻优结果为变环量指数是-0.89,流量为35749 m3/h,压力为1070Pa。从上述性能曲线图可以看出,模块化设计的900mm风机由于流通面积的增力口,适用更大流量工况。并且因其轮穀比的增大,其最高效率点的效率也有所下降。