不同前盘结构形式多翼离心风机性能对比研究(2)

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风机性能试验装置采用 Ａ 型 － 出口测试验风室，用多喷嘴组流量计测流量（仪器精度在０． ３％以下）。 本试验台是严格按照“ＧＢ／ Ｔ１２３６—２０００ － 工业通风机用标准化风道进行性能试验”由图６ 可知，试验所得静压值比模拟所得静压值大，试验数据和模拟数据相差最大的工况在流量为 １０ｍ３／ ｈ 附近，模拟数据为 ２００Ｐａ，试验数据为 ２２０Ｐａ，相差 １０％。 但考虑到模拟数据和试验数据的趋势几乎完全一致，所以认为本文数值模拟所选数学模型、所使用计算方法、边界条件的设置是合理的，数值模拟结果是可靠的。
5　优化方案和结果讨论
５．１　优化方案
２ ３ ＦＬＵＩＤ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹＶｏｌ畅 ４２，Ｎｏ． １，２０１４原型风机是不带前盘的前向多翼离心风机，由于叶轮不带前盘，故叶轮前段（靠近蜗壳进口的部分）主要以轴向流动为主；在叶轮中段，叶道内的流动方向向径向倾斜；在叶轮后段主要以径向为主。 又因为多翼离心风机的流道比较短，所以风机的负荷主要集中在叶轮后段，风机前段及中段主要起到输送流体的作用，没有起到分担风机负荷的作用。 而且如果风机不带前盖板，由于叶轮做功，叶轮出口处压力要高于叶轮进口处压力，在靠近前盘处（蜗壳前盖板处）会有较大的回流，造成风机效率下降。 但如果叶轮加 １００％盖板，即把叶轮前盘处全部封死，会阻碍气流的轴向流动，气流在前盘处轴向转向径向转折时会有较大的气流波动，故在叶轮出口靠近前盘处会有一个涡流死区，从而降低风机的效率。 所以前盖板的封闭度（保持盖板外径不变，改变盖板内径的大小，盖板的内外经之差与叶轮内外经之差的比值定义为此盖板的封闭度）从 ０ ～ １００％会有一个最优值，使前盘附近的气流流动平稳。 基于以上讨论，无锥度叶轮确定３ 种方案，此３ 种方案的前盘封闭度依次为：３０％，６０％，１００％。前盘的结构形式有平直前盘、锥形前盘和弧形前盘３ 种。平直前盘叶轮因叶片进口转弯后分离损失较大，其效率较低，但整个叶轮制造工艺较简单。 而弧形前盘叶轮的效率较高，但整个叶轮制造工艺复杂。 至于锥形前盘叶轮从效率、工艺则均居中。本文锥度的确定按照能够保证气流在进口处平稳转折为基本原则，并保证流体在流道内没有扩压，根据原型风机的几何尺寸和内流情况，确定锥度为７５． １８° 。 考虑到采用锥形前盘后，在前盘附近叶轮出口到进口的回流会有所加剧，故此锥度为７５． １８° 的叶轮的前盖板封闭度为 １００％，以最大限度的消弱回流。
５． ２　各方案性能曲线采用与原型风机相同的数值模拟方法，对以上方案进行数值模拟，模拟结果用图表的方式表现。各方案静压曲线如图 ８ 所示。 由图 ８ 可知，在小于设计工况流量的区间内，除了方案 ３０％外，其他各方案的静压值相差不大，都集中在 １９０～ ２１０Ｐａ 区间，在初始流量２． １ｍ３／ ｈ 下，方案３０％的静压值为 １８０Ｐａ，与其他方案的静压值（２０５Ｐａ左右）偏离比较大。 流量值小于设计工况时，随着流量的增加，各方案静压值保持平稳有增有减。在设计工况点，可以看到静压值最高的是方案６０％（静压值为 １９６Ｐａ），其次是方案原型与方案３０％（静压风别为 １８５ Ｐａ 和 １８７ Ｐａ），再其次是方案１００％（静压值为 １７８ Ｐａ），最差的是方案锥形（静压值为 １６３Ｐａ）。 在流量值高于设计工况流量的区间，随着流量的增加各方案出现较大差异：虽然各个方案的静压值随着流量的增大都在减小，但是方案６０％、方案 ３０％、方案原型的静压变化相对较为平稳，但方案 １００％和方案锥形的静压急剧减小，尤其在流量为 ２６． ２ｍ３／ ｈ 时， 方案１００％和方案锥形的静压值降到１９Ｐａ 和 ６Ｐａ。