模块化风机性能谱

4.4模块化风机性能谱
将本章之前利用不同设计压力设计的两种叶片,利用几何寻优的方法,分别模块化设计900mm和1000mm不同安装角的风机,得到以下模块化风机气动性能谱图:流量-压力”谱图中标出了 A和B两组曲线,A组曲线对应两种叶片组成的900mm风机,两者在效率相近的情况下,设计静压600Pa的叶片其压力要高一些;B组曲线对应两种叶片的000mm风机,在效率相近的情况下,也是设计静压600Pa叶片组成的风机压力高。所以,中间设计压力设计的叶片在模块化设计大尺寸风机时具有更好的效果。
以下是设计静压600Pa叶片的模块化风机性能谱图:过谱图可知,小尺寸风机通过增大安装角同样可以适用于大流量的工况,但是此时,与大尺寸轴流风机相比,其全压中的动压较高。图中C工况处,800mm风机和900mm风机的全压相同,但是前者的动压要高出近170Pa。对于动力损失比较严重的应用场合,介质输送主要靠静压,此时应该选用静压更高的大尺寸风机。
4.5小结

本章提出了轴流风机模块化设计的性能目标,即压力和流量范围。之后对风机轮毂比和设计压力进行了研究。从气动性能和整体结构角度考虑,本文选择0.45作为800mm原准风机的轮毂比。然后,本文选择低压和中间压力两种压力条件进行风机叶片设计,在变安装角的800mm风机性能图谱中,两种叶片性能相近。本文提出了几何寻优方法确定原准叶片安装角的确定法则,利用该方法将800mm风机叶片模块化设计900mm和1000mm风机,通过对比性能图谱,发现中间设计压力叶片组成的模块化风机性能更优。另外,通过变安装角可以使小尺寸风机适用于大流量工况,但是此时风机全压中的动压较高,在动力损失比较严重的场合应该选用大尺寸风机。
本文基于模块化思想,对风机模块化设计进行了一些研究。本文首先论证了改进的变环量设计方法在不同设计条件下的可靠性和有效性,总结了改变风机设计和结构参数时风机气动性能的变化规律。之后对风机模块化设计中的叶片安装角确定方法和原准叶片选择进行了研究。
对本文的主要研究内容总结如下:
(1)介绍了轴流风机改进的变环量设计方法,验证了该方法在不同设计条件下的适用性,并通过对比各种风机的无因次性能曲线“效率-压力系数"发现,轴流风机的效率和压力成反相关关系,所以在模块化设计高压风机时,需牺牲一部分风机效率。
(2)在由小尺寸风机叶片模块化设计大尺寸风机时,风机轮毂比会增大,小尺寸风机应选择小的轮毂比,但过小的轮毂比会造成附面层分离,并且会使凤机动静轮毂出现台阶结构,因此原准风机轮毂比应兼顾整体结构和气动性能时选择较小的轮毂比。
(3)在由小尺寸风机叶片模块化设计大尺寸风机时,应该选择中间压力作为设计压力。虽然两种压力所设计的800mm风机的性能相近,但是中压设计叶片组成的900mm和1000mm风机的性能更优。
(4)在原准叶片与特定轮毂匹配时,需要确定叶片的安装角。在本文中提出了基于几何寻优的方法。该方法是利用比较叶片的几何形状来确定模块化风机的适宜工况,进而确定原准叶片的安装角。
(5)本文设计了原准叶片,并计算给出了模块化风机的性能图谱。
5.2展望
由于时间和条件所限,本文所完成的研究内容有限,尚有较多的研究需要开展,如下:
(1)轴流风机结构比较复杂,其设计也牵扯很多参数。本文对改进的变环量设计方法的研究只停留在有限的几个重要参数,尚显不足。
(2 )本文对风机模块化设计研究只设计原准叶片安装角确定和叶片设计压力选择,没有对原准叶片数目进行研究,需要在以后的工作中开展此部分的研究。
(3)本文对模块化设计的风机只停留在数值模拟,没有进行相应性能实验测试工作是本文比较遗憾的地方。