空氣清新機(jī)用多翼離心風(fēng)機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)研究

1、西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文空氣清新機(jī)用多翼離心風(fēng)機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)研究姓名：張力申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：流體機(jī)械及工程指導(dǎo)教師：席德科20060301磋北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要摘要本文主要是對空氣清新機(jī)用多翼離心風(fēng)機(jī)的改造設(shè)計(jì)研究。多翼離心風(fēng)機(jī)既是空氣清新機(jī)的關(guān)鍵核心部件，亦在空調(diào)通風(fēng)、電器設(shè)備等的散熱冷卻中有著十分廣泛的應(yīng)用。本次改進(jìn)設(shè)計(jì)的目的就是提高多翼離心風(fēng)機(jī)的效率，增大空氣清新機(jī)的風(fēng)量，降低噪聲（或至少保持原噪聲不變）。酋先對空氣清新桃原型機(jī)及其配套的前向多翼離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行了分析研究和試驗(yàn)測試。其次對多翼離心風(fēng)機(jī)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了分析研究：指出了這種設(shè)計(jì)方法對結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇有很大的不確定性；采

2、用這樣的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)往往導(dǎo)致多種設(shè)計(jì)方案；要想在多方案之中篩選出好的方案須做大量的模型試驗(yàn)工作。在分析傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)之上提出改進(jìn)方案：利用四次貝賽爾曲線對風(fēng)機(jī)的葉片型線進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在設(shè)計(jì)好的型線上加翼型；為了改善蝸殼內(nèi)的流動(dòng)，減少旋渦損失，在蝸殼內(nèi)布置撈格：還對蝸舌長度和葉片數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化選擇。改進(jìn)方案的優(yōu)劣比較和優(yōu)選是通過大量的數(shù)值模擬完成的。最后對改進(jìn)后的空氣清新機(jī)整機(jī)和單獨(dú)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬吻合較好，誤差在以內(nèi)；并與原型機(jī)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，改進(jìn)后的空氣清新機(jī)的性能比原型機(jī)優(yōu)良，達(dá)到了改進(jìn)要求。關(guān)鍵詞：離心風(fēng)機(jī)數(shù)值模擬西北業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文砒，（）

3、，也，：、；（），：兩北工螗夫?qū)W碾：學(xué)位論文第章綣論笫章研究問題的提出緒論隨著物質(zhì)生活水平的提高，人們對自己生活環(huán)境中空氣品質(zhì)的要求不斷提高。空氣清新機(jī)具有強(qiáng)力除塵、去異昧、滅蘑、分解有害氣體、清新空氣等功能，因此受到越來越多的入的青睬。一般的空氣清新機(jī)主要由兩個(gè)部分組成，一個(gè)是送風(fēng)系統(tǒng)，其作蠲曼給空氣傲功，鑊其具有一定的速度和壓力，另一個(gè)是凈化器系統(tǒng)，其作用是去異喙、殺菌和分解有害氣體等。送風(fēng)系統(tǒng)的核心部分是一個(gè)風(fēng)機(jī)。多翼離心風(fēng)機(jī)是一種結(jié)構(gòu)特殊的離心式通風(fēng)機(jī)，雖然它與一般的離心式通風(fēng)機(jī)相比，效率較低，但由于其壓力系數(shù)高，流量系數(shù)大，在滿足一定流量和全壓要求時(shí)有著結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、噪聲低的優(yōu)勢

4、而被廣泛地用于空氣清新機(jī)送風(fēng)系統(tǒng)中，在多種家電及電器設(shè)備中亦有應(yīng)用。凈化器系統(tǒng)主要有利用負(fù)離子、紫外線、奧氧和光觸媒等來清新空氣。本論文所涉及的空氣清新枧凈化器系統(tǒng)是剝用光觸媒清新空氣，所以在此有必要對其凈化空氣的原理傲一介紹。光觸媒的原理是納米級的二氧化鈦顆粒，加上水和納米金屬離予構(gòu)成中性水溶液，把它噴滁在物體表面后形成一層納米二氧化鈦顆粒層，在光照下發(fā)生光催化反應(yīng)，二氧化鈦的表面形成電穴和游離電子，結(jié)合空氣中的水和氧氣，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在顆粒層表面形成極其活性的氫氯自；基并釋放瞄超氧陰離子自由基。氫氧臼出繁國有強(qiáng)氧化性，可以分解在空氣中的有害氣體和有機(jī)億合物，并抑制細(xì)菌生長和病毒的活性，

5、達(dá)到空氣凈化、殺螢器除臭的目的。綜上所述，提高空氣清新機(jī)的性能有兩個(gè)途徑，第一是改進(jìn)送風(fēng)系統(tǒng)，提高送風(fēng)系統(tǒng)的效率，增大氣流流最，第二是改造凈化器系統(tǒng)，使光觸媒可最大限度地發(fā)揮空氣凈化作用。本文僅對送風(fēng)系統(tǒng)所用的多翼離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行分析研究和設(shè)計(jì)改進(jìn)。國內(nèi)外研究概況多翼離心風(fēng)梳主要包括集流器、葉輪和螭殼三大部件，在某些應(yīng)用場合還會(huì)采用內(nèi)置電機(jī)，以節(jié)省空間。集流器及其對內(nèi)流的影晌西北工業(yè)大學(xué)壩士學(xué)位論文第章緒論集流器的作用是保證氣流能均勻地充滿葉輪進(jìn)口截面，降低流動(dòng)損失。對于多翼離心風(fēng)機(jī)，由于葉輪直徑比較大、葉片很短，常選用相對寬度很大的等寬度葉輪，此時(shí)集流器的結(jié)構(gòu)型式對葉輪的入口流動(dòng)影響較大。此外，

6、氣流通過集流器進(jìn)入葉輪時(shí)，在集流器背部形成一個(gè)渦流區(qū)。尤其對于空氣清新機(jī)用多翼離心風(fēng)機(jī)，葉輪通常只有后盤，沒有前盤，只是依靠葉輪靠近風(fēng)機(jī)進(jìn)口側(cè)端面外徑處的圍帶結(jié)構(gòu)來加固，此時(shí)進(jìn)渦流區(qū)域往往影響到葉輪中前盤附近氣流的流動(dòng)狀況，對風(fēng)機(jī)性能的影響不容忽視。進(jìn)渦流區(qū)域的大小與集流器型式有關(guān)，不同的集流器型式將導(dǎo)致風(fēng)機(jī)內(nèi)部不同的流動(dòng)狀態(tài)，因此，其形狀設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能符合葉輪進(jìn)口附近氣流的流動(dòng)狀況，盡量減小渦流區(qū)范圍，同時(shí)還應(yīng)保證集流器流道內(nèi)氣流流動(dòng)的平穩(wěn)性。王嘉冰、區(qū)穎達(dá)采用方法對種采用不同結(jié)構(gòu)型式集流器的風(fēng)機(jī)進(jìn)行整機(jī)三維數(shù)值模擬討算。第一種為出口截面直徑小于葉輪內(nèi)徑的收斂型集流器，第二種為出口截面直徑大于

7、葉輪內(nèi)徑的收斂型集流器，第三種為出口截面直徑大于葉輪內(nèi)徑的漸擴(kuò)型集流器。研究表明，第一種集流器有助于提高葉輪對氣流的利用率，并減小蝸殼內(nèi)側(cè)的泄漏氣流對主氣流流動(dòng)狀態(tài)的影響；第三種集流器則有助于減小其背部的渦流區(qū)域，綜合考慮，采用第二種集流器的風(fēng)機(jī)具有最優(yōu)性能“。采用錐弧形集流器時(shí)，在集流器喉部之前的減縮段部分的氣流流動(dòng)一般比較平穩(wěn)，而在集流器喉部到葉輪進(jìn)口的擴(kuò)散階段氣流脫離壁面容易發(fā)生邊界層分離，形成旋渦，使得葉道中的流動(dòng)情況惡化，在前盤附近形成一個(gè)較大的渦流區(qū)，并伴有二次分離現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致?lián)p失增加，風(fēng)機(jī)效率降低。林世揚(yáng)等采用激光多普勒測速儀觀察到了這種現(xiàn)象，并運(yùn)用變量輪換法以風(fēng)機(jī)能量損失最小

8、為目標(biāo)函數(shù)對集流器流道進(jìn)行優(yōu)化，通過減小漸縮段的錐度、增加喉部半徑、改變漸擴(kuò)段的曲線形狀，消除了擴(kuò)散階段的邊界層分離，前盤附近的渦流區(qū)域亦明顯減小，降低了流動(dòng)損失，改善了風(fēng)機(jī)性能，提高了風(fēng)機(jī)效率“。對于不帶前盤的多翼離心風(fēng)機(jī)，集流器出口截面直徑通常都會(huì)設(shè)計(jì)成大于葉輪內(nèi)徑。等考慮到收斂型式（喇叭口型式）的集流器背部的前盤區(qū)域會(huì)產(chǎn)生較大的渦流區(qū)域，因此建議選用漸擴(kuò)型式的集流器結(jié)構(gòu)型式（集流器進(jìn)口截面直徑小于集流器出截面直徑），以減小該渦流區(qū)域的范圍，增大葉輪的有效通流寬度，通過試驗(yàn)證明，改進(jìn)之后的進(jìn)氣口可以增大流量，并在葉輪出口獲得西北業(yè)火學(xué)碩學(xué)位論文第章緒論更加均勻一致的氣流”。集流器的位置、型

9、式也會(huì)對風(fēng)機(jī)性能產(chǎn)生一定的影響。由于葉輪與集流器之間存在著間隙，蝸殼中靠近風(fēng)機(jī)進(jìn)口側(cè)的高壓區(qū)域的氣流將通過該間隙流回到葉輪進(jìn)口的低壓區(qū)，形成泄漏，引起損失。等研究發(fā)現(xiàn)：對于弧筒形集流器，如果采用內(nèi)插（集流器出口截面插入到葉輪內(nèi)部）和外延（集流器進(jìn)口截面向蝸殼外部延伸）相結(jié)合的位置型式，并且選取合適的內(nèi)插和外延長度，可以有效地提高風(fēng)機(jī)的壓力、效率：若同時(shí)采用傾斜蝸舌，還可以獲得更好的性能”。對于空氣清新機(jī)用多翼離心風(fēng)機(jī)，葉輪與集流器一般采用對口型式（軸向問隙）。莊鎮(zhèn)榮的研究表明：該軸向間隙的取值在大流量時(shí)對風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能的影響較大，間隙太大將導(dǎo)致泄漏流量增大，損失增加；間隙過小時(shí)在大流量條件下泄漏

10、氣流對主氣流的影響增強(qiáng)，并降低葉輪進(jìn)口段的利用率，因此軸向間隙存在一個(gè)最優(yōu)值，取為葉輪外徑的倍時(shí)比較合適“。多翼葉輪及其對內(nèi)流的影響黃宸武、區(qū)穎達(dá)等在多翼葉輪轉(zhuǎn)速、葉輪外徑與寬度、翼型一定時(shí)，選擇出口安裝角、進(jìn)口安裝角、輪徑比三個(gè)特征參數(shù)作為影晌因素，每個(gè)因素取三個(gè)水平，按正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)，采用方差分析法對結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出在其他條件不變的情況下，出口安裝角對多翼離心風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和噪聲影響最大，對風(fēng)量的影響輪徑較出口安裝角次之，對噪聲的影響進(jìn)口安裝角較出口安裝角次之。同時(shí)運(yùn)用兩指標(biāo)的綜合評分法對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了直觀分析，驗(yàn)證得出了合理的加權(quán)評分系數(shù)，風(fēng)量的加權(quán)系數(shù)取，噪聲的加權(quán)系數(shù)?。杭案鲄?/p>

11、數(shù)對空調(diào)器綜合性能影響的主次關(guān)系為：出口安裝角一進(jìn)口安裝角一輪徑比一葉片數(shù)“。魏文平采用拉丁方設(shè)計(jì)方法，針對影響多翼離心風(fēng)機(jī)全壓的幾個(gè)主要特征參數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，得出在蝸殼不變、葉輪外徑與寬度相同、葉片翼型相同、轉(zhuǎn)速一定的條件下，多翼離心葉輪參數(shù)對風(fēng)機(jī)全壓的影響主次為：出口安裝角、葉片數(shù)、輪徑比、進(jìn)口安裝角。綜上可以看出，多翼離心葉輪參數(shù)對風(fēng)機(jī)全壓與對風(fēng)量的影響存在較大差別，除出口安裝角的影響均較顯著外，其余參數(shù)的影響程度正好相反。多翼葉輪相對寬度較大，通常：左右，致使在葉輪進(jìn)口處氣流沿軸向分布不均勻。氣流沿軸向向后盤的流動(dòng)過程中，由于葉輪的旋轉(zhuǎn)以及后盤的阻硬北工業(yè)大學(xué)碩學(xué)位論文第章緒論擋，氣

12、流在慢慢發(fā)生轉(zhuǎn)向，軸向速度逐漸減小，徑向速度逐漸增大”。在前盤附近，氣流主要沿軸向流動(dòng)，靠近葉輪中部阻及后盤，氣流逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閺较蛄?。因此，在前盤附近，氣流參數(shù)變化較大，且受集流器背部渦流區(qū)影響，易形成大渦流區(qū)，其大小隨周向位置的改變、風(fēng)機(jī)流量的大小麗有所不同，構(gòu)成了風(fēng)機(jī)損失以及噪聲的一個(gè)主要來源”“。前盤渦流區(qū)域同時(shí)還會(huì)引起葉輪出口氣流軸向分布不均。在軸向方向，前盤附近的氣流流速很小，主氣流通常朝向葉輪后盤位置傾斜。同嗣，由于蝸殼流道的不對稱，葉輪進(jìn)出口氣流在周向分布同樣并不均勻，尤其是徑向流速部分。在周向方向，越靠近蝸殼出口，氣流速度越大。等的試驗(yàn)結(jié)果表明：葉輪進(jìn)出口有效的通流寬度分別約為葉

13、片寬度的（進(jìn)口）和（出口）左右；葉輪出口相對寬度小于時(shí)，葉輪出口有效的通流寬度急劇減小；葉輪的內(nèi)外徑比和流量對于葉輪出口有效通流寬度的影響較小。由此提出了阻塞因子的預(yù)測式，并根據(jù)角動(dòng)量基本理論，通過滑移因子、阻塞園子、泄漏流量的確定提出了軸功率的預(yù)測計(jì)算式以及包括分離損失、沖擊損失、表面摩擦損失、葉道彎曲損失、混合損失等在內(nèi)的葉輪內(nèi)部和蝸殼內(nèi)部的損失計(jì)算模型；并且指出：在葉輪中，分離損失和沖擊損失占主要地位，但流量增加的情況下曲率損失和混合損失會(huì)有所增大；在蝸殼中則以周向沖擊損失和表面摩擦損失為主。其后續(xù)研究還發(fā)現(xiàn)：若將葉輪順著旋轉(zhuǎn)方向扭轉(zhuǎn)一適當(dāng)?shù)慕嵌龋蛘哐剌S向方向適當(dāng)?shù)貎A斜葉輪，都可以對氣

14、流的分布有所改善，促進(jìn)氣流沿軸向的均一化分布，并有助于提高效率、降低噪聲”。等采用半導(dǎo)體型壓力傳感器的測量結(jié)果表明：葉片表面的壓力分布在軸向和周向分布也不均勻，葉片表面壓力在前盤附近變化比較大，而且經(jīng)過蝸舌時(shí)壓力也有較大的變化”。多翼葉輪的流道很短，通常直徑比。：，葉片彎曲程度大，葉道中易形成氣流分離以及回流現(xiàn)象。葉輪內(nèi)部蝸舌附近的氣流一部分受蝸殼出口方向葉片的吸力作用要流向蝸舌上游而排出蝸殼，同時(shí)另一部分由于蝸舌下游葉片的做功而流向蝸殼內(nèi)部，因而位于葉輪內(nèi)部蝸舌上游區(qū)域，葉片進(jìn)口前緣存在明顯的進(jìn)口旋渦，而在靠近輪轂側(cè)的截面上，由于受輪轂壁面的影響，進(jìn)口旋渦基本上消失嘲。氣流在靠近翼型前緣的葉

15、片吸力面上產(chǎn)生邊界層分離，在后緣再重新附著在葉片表面上。與后盤附近以及蝸殼出口側(cè)的葉道相比，在前盤區(qū)域以西北：業(yè)大學(xué)頌：學(xué)位論文第章緒論及蝸殼內(nèi)側(cè)的葉輪進(jìn)口，氣流徑向流速較小，使得進(jìn)口氣流始偏小，邊界層分離現(xiàn)象因此較為嚴(yán)重。小流量時(shí)的邊界層分離也較大流量條件下明顯?；亓髦饕霈F(xiàn)在前盤附近的蝸舌下方以及蝸殼內(nèi)部的葉道中。由于多翼葉輪相對寬度大，在前盤附近氣流又以軸向流動(dòng)為主，再加上葉輪流道短，因此蝸殼中高壓區(qū)域的氣流往往穿過葉輪一直回到葉輪進(jìn)口，引起很大的損失。葉道中的氣流分離和回流是多翼離巴，機(jī)的一個(gè)主要流動(dòng)特征，與多翼風(fēng)機(jī)的低效率緊密相關(guān)，采用粒子跟蹤測量技術(shù)的內(nèi)流場測試結(jié)果以及采用火花追蹤

16、法對汽車空調(diào)用多翼離心風(fēng)機(jī)的內(nèi)流場測試結(jié)果都證明了這一點(diǎn)”。周建華采用絲線法的測試結(jié)果則表明，在葉輪出口的吸力面上也會(huì)存在氣流脫流現(xiàn)象，引起風(fēng)機(jī)噪聲增大“。指出，如果葉輪的出口與進(jìn)口面積比過大，將導(dǎo)致氣流更加容易產(chǎn)生分離以及分布上的不均勻”“。呂偉領(lǐng)、席光等用粒子圖像速度場儀技術(shù)對葉片尾跡區(qū)及蝸殼出口橫截面上的二次流做了詳細(xì)的變工況測量與分析。結(jié)果表明：葉片尾跡區(qū)脈動(dòng)強(qiáng)度達(dá)；在設(shè)計(jì)工況附近葉片尾跡影響區(qū)域小，在非設(shè)計(jì)工況下葉片尾遜影響區(qū)域大，尾跡區(qū)域占到蝸殼徑向?qū)挾鹊?，約是葉片弦高的倍“。萬亞平等采用二維粘性數(shù)值模擬方法對某柜式空調(diào)用多翼離心風(fēng)機(jī)葉片寬度的四分之一徑向面進(jìn)行二維數(shù)值模擬，得出沿

17、著渦殼型線的大約四分之三的葉片流道中氣流相對速度較小，均有二次渦存在，靠近出口的其余流道中氣流相對速度較大，沒有二次渦“。伍曉芳、區(qū)穎達(dá)采用二維粘性數(shù)值模擬方法對三個(gè)不同參數(shù)的空調(diào)用多翼離心風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，也得出相同的結(jié)論“”。等研究表明，如果選擇更加適合風(fēng)機(jī)低速特征的翼型，可以消除葉片吸力面上的氣流分離區(qū)，而且葉輪進(jìn)出口流動(dòng)會(huì)更加均勻，提高葉輪進(jìn)行能量傳遞的效率”“。羅嘉陶等采用手段對兩種采用不同葉片翼型一和的風(fēng)機(jī)進(jìn)行整機(jī)模擬計(jì)算，研究了葉片翼型對風(fēng)機(jī)性能的影響。結(jié)果表明，和翼型相比，采用一翼型更有助于在葉輪的氣流主要流出區(qū)獲得更高的氣流速度，其翼型表面也更加符合氣流的流線型設(shè)計(jì)，在

18、前盤區(qū)域循環(huán)的流量較少，因此可以獲得更大的風(fēng)量和全壓”“。在離心風(fēng)枧的設(shè)計(jì)中，通常通過“滑移系數(shù)”來考慮風(fēng)機(jī)有限葉片數(shù)的影響。對前向多翼離心風(fēng)機(jī)，葉片曲率較大，葉道很短，對氣流導(dǎo)向能力變差，軸向渦流的影響增強(qiáng)，其“滑移系數(shù)”通常采用半經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，目前也有學(xué)者提出了西北業(yè)大學(xué)傾士學(xué)位論文第章緒論新的估算公式。許曄等通過用流線曲率法計(jì)算葉輪回轉(zhuǎn)面的理想流場，并采用零載荷“庫塔”條件對葉輪出口的流場進(jìn)行修正，確保葉輪出口處葉片的吸力面和壓力面上的速度近似相等，用中間流面平均流動(dòng)參數(shù)計(jì)算前向多翼風(fēng)機(jī)的滑移系數(shù)；同時(shí)在公式的基礎(chǔ)上，綜合考慮流量、全壓、轉(zhuǎn)速等氣動(dòng)參數(shù)對前向多翼離心風(fēng)機(jī)的滑移系數(shù)的影響，

19、提出了以比轉(zhuǎn)數(shù)為修正因子的新估算公式。通過測定葉輪出口的速度來確定滑移系數(shù)，并指出滑移系數(shù)不僅僅和葉輪有關(guān)，不同的進(jìn)口結(jié)構(gòu)型式和蝸殼擴(kuò)散角同樣會(huì)影響葉輪出口的速度，因此滑移系數(shù)也隨之不同“。蝸殼及其對內(nèi)流的影響蝸殼內(nèi)部的最大壓力在軸向方向上沿圓周方向移動(dòng)并改變其分布位置和大小，在靠近后盤的截面上比靠近進(jìn)氣側(cè)的截面上最大壓力更靠近蝸殼出口。受葉輪出口氣流分布不均以及蝸殼流道不對稱的影自，蝸殼入口氣流沿軸向及周向分布不均。在周向，蝸舌附近靜壓高，速度小，其相反方向則靜壓低，速度大；蝸殼兩側(cè)蝸板附近存在二次流旋渦，其范圍隨周向角度不同而改變，在風(fēng)機(jī)出口處基本消失；蝸殼內(nèi)周向速度沿徑向基本按等環(huán)量規(guī)律

20、分布。蝸舌部位的氣流分岔流動(dòng)較強(qiáng)，紊流度較大。在蝸舌附近，氣流由于受蝸舌通道急劇縮小的影響，在蝸舌上游位于葉片出口的部分氣流又逆回葉輪進(jìn)口，在這個(gè)區(qū)域存在著一定程度的出口逆流，同時(shí)由于逆流的存在和受到蝸舌的影響，在蝸舌間隙存在明顯的間隙渦，該間隙渦的存在使蝸舌間隙的有效流動(dòng)通道進(jìn)一步減小，使通過渦舌間隙的氣流偏向蝸舌一邊，惡化了間隙的流動(dòng)，成為重要的噪聲源“。官武旗、呂偉領(lǐng)等用粒子圖像速度場儀技術(shù)對蝸舌附近速度矢量場做了詳細(xì)的變工況測量及分析。結(jié)果表明，蝸舌附近的主要流動(dòng)特征由沖向蝸舌的速度矢量方向及蝸舌周圍滯止區(qū)的影響范圍所決定。小流量時(shí)，滯止區(qū)影響范圍主要在蝸舌間隙流道內(nèi)，造成速度矢量向葉

21、輪內(nèi)偏斜，蝸舌下游易形成分離旋渦而惡化；大流量時(shí)，滯止區(qū)影響范圍偏向蝸殼出口流道，蝸舌間隙流動(dòng)較好。嗣。蝸殼寬度、擴(kuò)散角和中心角的影響是復(fù)雜的。寬度過小，氣流流速過大，摩擦損失增加，寬度過大，則擴(kuò)壓損失增加；擴(kuò)散角過小時(shí)，邊界層分離現(xiàn)象嚴(yán)重，而且氣流與管壁相碰撞引起撞擊損失過大又會(huì)引起渦流損失并產(chǎn)生渦流噪聲；中心角較小時(shí)，蝸舌與氣流撞擊，周圍流動(dòng)惡化；過大時(shí)部分氣體未經(jīng)擴(kuò)壓直接排出，能量損失增大。劉素勤西北工業(yè)人學(xué)壩學(xué)位論文筇章緒論等以能量損失最小為蝸殼寬度的確定原則定量地給出了蝸殼寬度、擴(kuò)散角及中心角的計(jì)算公式“?！薄５鹊难芯勘砻鬏S向適當(dāng)?shù)貎A斜蝸殼，在大流量條件下可以提高效率”。在傳統(tǒng)的蝸殼

22、設(shè)計(jì)過程中都是假設(shè)蝸殼進(jìn)口流動(dòng)均勻一致，按照一維理論進(jìn)行，但是由于蝸殼結(jié)構(gòu)的不對稱，尤其是蝸舌的存在，而造成按照理論預(yù)測的氣流流動(dòng)與實(shí)際的分布并不相符。基于這種情況，等提出了一種新的蝸殼設(shè)計(jì)方法，這種新的二維逆向設(shè)計(jì)方法按照葉輪出口氣流角的分布來修正蝸殼各截面的大小，因此可以適應(yīng)蝸殼進(jìn)口流動(dòng)參數(shù)分稚上的不一致，從而促進(jìn)了葉輪出口速度的均勻化，可以很好地提高風(fēng)機(jī)性能，并且由于新設(shè)計(jì)的蝸殼內(nèi)部的橫截面積增大了，因此氣流速度減小，噪聲隨之降低。黃宸伍、區(qū)穎達(dá)等針對影響空調(diào)器性能的多翼離心風(fēng)機(jī)的四種蝸殼型線進(jìn)行了試驗(yàn)和分析，四種蝸殼型線分別是對數(shù)螺旋線、阿基米德螺旋線（）、等邊基法型線及不等邊基法型線

23、，試驗(yàn)表明，空調(diào)器多翼離心風(fēng)機(jī)蝸殼的設(shè)計(jì)不能完全引用工業(yè)風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。另外，在尺寸允許的范圍內(nèi)，應(yīng)將蝸殼出口的張開度值盡量取大“。電機(jī)及其對內(nèi)流的影響對空氣清新機(jī)來說，為了節(jié)省空間，一般采用內(nèi)藏電動(dòng)機(jī)的形式。黃建德等用種可伸縮套筒模擬內(nèi)藏電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了風(fēng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)，利用孔探針對葉輪出口流場進(jìn)行了測試，并分析了內(nèi)藏電動(dòng)機(jī)引起風(fēng)機(jī)性能變化的原因。研究結(jié)果表明，內(nèi)藏電動(dòng)機(jī)長度、外徑、頭部傾角設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)引起葉輪內(nèi)部流動(dòng)損失增大、噪聲增大、風(fēng)機(jī)性能降低。內(nèi)藏電動(dòng)機(jī)長度越長，對氣流的排擠率越大，葉輪進(jìn)口處的流道變窄，流入氣流的軸向速度增大，從而前盤處脫流區(qū)域變大，。葉輪內(nèi)部損失增加：風(fēng)機(jī)最高效率

24、點(diǎn)隨內(nèi)藏電動(dòng)機(jī)排擠率增大而減小；內(nèi)藏電動(dòng)機(jī)頭部傾角較小時(shí)，對氣流進(jìn)入葉輪起導(dǎo)流作用，頭部傾角較大時(shí)，電動(dòng)機(jī)頭部下游產(chǎn)生脫流，加大損失“。各部件之間的匹配風(fēng)機(jī)內(nèi)部各種渦流區(qū)域以及氣流分布不均勻的影響在風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理以及葉輪和蝸殼不匹配時(shí)尤其明顯“。因此，在選擇多翼離心風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，由于給定的條件不同，往往不能局限于某些文獻(xiàn)所推薦的最佳值，而應(yīng)該根據(jù)具體的情況，考慮各參數(shù)間的相互影響，結(jié)合正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)、方差分析、懲罰函數(shù)西北工業(yè)大學(xué)碗卜學(xué)位論文第章緒淪法等各種優(yōu)化理論“”“，或通過手段對流場進(jìn)行數(shù)值模擬，根據(jù)計(jì)算結(jié)果提出相應(yīng)的改迸措旖”，進(jìn)行參數(shù)之間的合理匹配以達(dá)到最優(yōu)的風(fēng)祝性能。此外，多翼

25、離一：）（，機(jī)在使用過程中，常常與各種不同的組合部件一起工作，如：通風(fēng)管道、換熱器等。因此，在設(shè)計(jì)過程中，不僅需要考慮風(fēng)機(jī)本身的結(jié)構(gòu)與性能，同時(shí)還必須考慮風(fēng)機(jī)與系統(tǒng)彼此之問的協(xié)調(diào)性，否則，將會(huì)造成相當(dāng)大的損失。多翼離心風(fēng)機(jī)的噪聲研究通，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生的噪聲主要有空氣動(dòng)力性噪聲、機(jī)械噪聲以及兩者相互作用產(chǎn)生的噪聲。王嘉冰、黃宸伍采用逐步回歸分析對大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，從葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)及性能參數(shù)方面得出了影響柜式空調(diào)器中多翼離，機(jī)噪聲的因素有：流量系數(shù)、壓力系數(shù)、葉片進(jìn)出：】安裝角、葉片數(shù)、輪轂比、葉輪外圓周速度；并給出了它們的擬合關(guān)系式，即回歸關(guān)系式?；貧w關(guān)系式表明風(fēng)機(jī)噪聲和各影響因子之涮存在著復(fù)雜

26、的函數(shù)關(guān)系，因此在設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)時(shí)，不能孤立地確定各種結(jié)構(gòu)參數(shù)，而需要綜合考慮、優(yōu)化搭配“。魏文平采用平衡不完全區(qū)組設(shè)計(jì)的方法，對影響空調(diào)器噪聲的主要特征參數(shù)之一的多翼離心風(fēng)機(jī)葉輪的葉片數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，得出多翼離心風(fēng)機(jī)葉輪的葉片數(shù)對空調(diào)器室內(nèi)機(jī)組的噪聲沒有顯著影響。因而，在設(shè)計(jì)過程中，不應(yīng)通過改變?nèi)~輪的葉片數(shù)來降低空調(diào)器的噪聲“”。利用熱線探針測量了葉輪出口流場，考察了流場分布與噪聲之間的關(guān)系，得出多翼風(fēng)機(jī)內(nèi)部的兩個(gè)噪聲源：一是離心葉輪后盤處的主流區(qū)域，由于流速較大，葉片負(fù)壓面氣流紊亂而產(chǎn)生的低、中周波噪聲；二是前盤附近氣流分離區(qū)域產(chǎn)生的中、高成分噪聲。流量增；，靠近蝸殼出口側(cè)的周向位置處流速增加，

27、噪聲主要為低、中周波成分，此時(shí)前盤氣流分離區(qū)域的中、高成分噪聲相對減小“。陳花玲等對前向多翼離心風(fēng)機(jī)的主要噪聲成分的產(chǎn)生機(jī)理和影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)分析研究，得出以下結(jié)論：該類型風(fēng)機(jī)主要噪聲成分為集中于低、中頻段的渦流噪聲：噪聲譜中突出的諧波峰包噪聲是其所特有的渦流噪聲的分布形式，葉道中的紊流附面層及其脫離成分是產(chǎn)生這一噪聲成分的主要原因；渦流區(qū)相對寬度對旋轉(zhuǎn)噪聲的影晌較大：園此，葉道氣流狀態(tài)是該類型風(fēng)機(jī)噪聲治理的重點(diǎn)，可以通過整流或?qū)Я鞔胧﹣斫翟?，比如：在葉輪進(jìn)口處加裝整流絲網(wǎng)、進(jìn)：導(dǎo)流西北工業(yè)人學(xué)韌上學(xué)位論文第章結(jié)論吸聲錐（錐體表面穿孔，內(nèi)部填充吸聲材料），使用導(dǎo)流吸聲蝸舌（蝸舌表面穿孔，內(nèi)部

28、填充吸聲材料）等”。等指出采用后向葉片的多翼送風(fēng)機(jī)的噪聲水平主要由相對速度決定，而且主要由葉輪的進(jìn)口相對速度決定，但在大流量條件下也不能忽視葉輪出口相對速度的影響，由此提出了由相對速度對送風(fēng)機(jī)噪聲進(jìn)行預(yù)測的解析式”。葉輪出口氣流存在“射流一尾跡”流動(dòng)模式。等根據(jù)在葉片出口的徑向位置測量的速度以及壓力場，對氣流在葉輪出口形成的“射流一尾跡”區(qū)域進(jìn)行了計(jì)算，并對風(fēng)機(jī)的噪聲進(jìn)行了頻譜分析，得出以下結(jié)論：聲功率級在葉輪的旋轉(zhuǎn)頻率以及五倍頻程處較大，小流量時(shí)更加明覆；葉輪出形成的“射流一尾跡”流與蝸舌部位相互作用引起的噪聲聲功率級在大流量下會(huì)有較大的增長”。蔡建程等對前向多翼離心通風(fēng)機(jī)的輻射噪聲進(jìn)行了近

29、場測量，試驗(yàn)結(jié)果表明主要噪聲頻率在之間，其中旋轉(zhuǎn)噪聲起重要作用，主要沿蝸殼出口向外傳播：另外還存在不容忽視的蝸殼引起的聲腔共鳴噪聲，在一定條件下其聲壓級有可能超過旋轉(zhuǎn)噪聲，同時(shí)通過風(fēng)機(jī)進(jìn)口和蝸殼出向外傳播，這應(yīng)該引起重視”。蝸舌處氣流引起的噪聲與蝸舌半徑以及蝸舌和葉輪間的間距有關(guān)。林世揚(yáng)等建議蝸舌和葉輪間的距離。在問駁值，蝸殼擴(kuò)張角與氣流角一致時(shí)，噪聲低，效率高“。秦國良、聞蘇平、李景銀等對分別采用傾斜蝸舌和直蝸舌蝸殼的一臺(tái)多翼離心風(fēng)機(jī)噪聲和性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，得出采用傾斜蝸舌時(shí)，由于改變了從前盤到后盤之間的蝸舌間隙和蝸舌半徑以及葉輪和蝸舌非定常相互作用的相位差，使其產(chǎn)生的噪聲也存在相位差，從

30、而降低多翼離心風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)噪聲，也會(huì)使總體噪聲下降，并且提出傾斜蝸舌使全壓系數(shù)稍有降低，建議采用空間扭曲形傾斜蝸舌，而蝸舌間隙保持不變。合理的氣動(dòng)設(shè)計(jì)是降低噪聲的最根本的方法，也可以通過在蝸殼內(nèi)部設(shè)置消音結(jié)構(gòu)、使用消音材質(zhì)的途徑來實(shí)現(xiàn)。本論文主要工作在大量閱讀多翼離心風(fēng)機(jī)相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)之上，分析傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的局限性，提出對原風(fēng)機(jī)的改進(jìn)方案。實(shí)驗(yàn)測試了空氣清新機(jī)整機(jī)以及其中單獨(dú)多翼離心風(fēng)機(jī)的流量和壓力等性西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論艾第章緒論能參數(shù)。通過用對原型機(jī)建模，并用進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，計(jì)算的結(jié)果和原型機(jī)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而找出合適的數(shù)學(xué)模型，并且對內(nèi)部流場進(jìn)行分析研究。對原型機(jī)葉片型線、葉

31、片數(shù)、蝸舌和蝸殼流道改進(jìn)后進(jìn)行數(shù)值模擬，為了有可比性，模擬計(jì)算采用的物理模型和原型機(jī)的一樣。分別對改造后的前向多翼離心風(fēng)機(jī)和空氣清新機(jī)整機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性，并且和原型機(jī)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，驗(yàn)證改進(jìn)方法的可行性。兩北業(yè)大學(xué)碩卜學(xué)位論文第章艨型機(jī)介紹及性能測試第章原型機(jī)及其性能測試原型機(jī)的介紹本論文研究改造的空氣清新機(jī)是一個(gè)室內(nèi)立式四檔機(jī)，外形尺寸，四個(gè)檔的轉(zhuǎn)速分別為、和轉(zhuǎn)分。凈化器系統(tǒng)是采用光觸媒原理，在離心風(fēng)機(jī)出口后的圓筒風(fēng)道內(nèi)壁上涂有光觸媒介質(zhì)，圓筒的軸心位置安裝有一發(fā)光燈管：送風(fēng)系統(tǒng)是一個(gè)前向多翼離心通風(fēng)機(jī)，其參數(shù)如下：風(fēng)機(jī)采用單進(jìn)氣，集流器為一長的圓筒，出口直徑和葉輪內(nèi)徑相同，

32、其間隙為：為了節(jié)省空間，電機(jī)采用內(nèi)藏式，電機(jī)直徑為，用四個(gè)對稱的支架固定在蝸殼壁外側(cè)；蝸殼寬度為，蝸舌圓弧半徑為，與葉輪的最近距離是：葉輪寬度，外徑，內(nèi)徑，無前盤，靠后盤和葉輪外側(cè)的緊固圈固定葉片。葉片數(shù)為，葉片型線為半徑的圓弧，在入口處型線內(nèi)折一個(gè)角度，進(jìn)出安裝角分別為度、度。葉輪和蝸殼前后板內(nèi)側(cè)的距離均為。試驗(yàn)裝置及方法簡介原型機(jī)的試驗(yàn)分別做了原空氣清新機(jī)的整機(jī)試驗(yàn)和單獨(dú)離心風(fēng)機(jī)的試驗(yàn)。試驗(yàn)是在陜西省風(fēng)機(jī)泵工程研究中心的小型風(fēng)機(jī)風(fēng)室式出口試驗(yàn)裝置（如圖所示）上進(jìn)行的。圖小型風(fēng)機(jī)風(fēng)室出口試驗(yàn)裝置示意幽兩北業(yè)大學(xué)士學(xué)位鹼義第章原型機(jī)介紹及性，試該試驗(yàn)裝置是根據(jù)伯努利定理，按照美國空氣流動(dòng)和調(diào)節(jié)

33、協(xié)會(huì)（）標(biāo)準(zhǔn)“風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)的試驗(yàn)室方法”設(shè)計(jì)建造的，能滿足體積流量，風(fēng)葉直徑不超過的風(fēng)機(jī)的試驗(yàn)要求，由風(fēng)室噴嘴、穩(wěn)流器、可調(diào)排氣系統(tǒng)組成。風(fēng)室截面較大，測量靜壓準(zhǔn)確：而噴嘴測量小流量又較精確，故采用風(fēng)室內(nèi)裝有多噴嘴來測量風(fēng)量，用不同數(shù)量、不同尺寸的噴嘴組合來滿足風(fēng)量范圍廣的不同風(fēng)機(jī)的測試要求：可調(diào)排氣系統(tǒng)的輔助風(fēng)機(jī)具有足夠的抽吸力，以便在風(fēng)量測量范圍內(nèi)產(chǎn)生各種試驗(yàn)風(fēng)機(jī)所必須的最大風(fēng)量，大于系統(tǒng)要求的風(fēng)量的部分由輔助風(fēng)筒提供。為了與風(fēng)機(jī)使用情況相適應(yīng)，試驗(yàn)風(fēng)機(jī)出口端直接裝在風(fēng)室進(jìn)口端的蓋板上，在額定電壓、額定頻率下運(yùn)轉(zhuǎn)并采用不同的方法，設(shè)置大小不同的噴嘴，用附加風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)氣流的流量并控制流量大小，

34、測得不同工況點(diǎn)上的成組數(shù)據(jù)，如：采集風(fēng)機(jī)的接口面積和噴嘴的面積、工作電流、功率、轉(zhuǎn)速和壓力計(jì)上的數(shù)據(jù)，以及被測風(fēng)機(jī)所使用風(fēng)室的系數(shù)等，人工采集有關(guān)數(shù)據(jù)，通過計(jì)算，可獲得被測風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓等系數(shù)。風(fēng)機(jī)試驗(yàn)的步驟如下：（）根據(jù)被測風(fēng)機(jī)的型號(hào)、規(guī)格選擇噴嘴的大小和數(shù)量。（）根據(jù)風(fēng)機(jī)氣流出口處的機(jī)殼直徑選擇風(fēng)室接口處的尺寸，然后將風(fēng)機(jī)固定在風(fēng)室進(jìn)口處，周圍結(jié)合處用膠帶封死。（）按試驗(yàn)技術(shù)條件規(guī)定，在額定電壓和額定頻率下運(yùn)轉(zhuǎn)半小時(shí)。（）從自由送風(fēng)到全閉（即風(fēng)機(jī)流量為零值時(shí)的工況點(diǎn)，此時(shí)為零值），在整個(gè)范圍內(nèi)應(yīng)通過調(diào)節(jié)可調(diào)排氣系統(tǒng)測量八個(gè)點(diǎn)以上的工況點(diǎn)。（）做好以下記錄，大氣壓強(qiáng)；大氣干球濕度；大氣濕度

35、；并成組記錄表面靜壓只，；表面靜壓只，；噴嘴前后的靜壓差??；風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速；電流：功率等。（）把記錄數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)并運(yùn)算結(jié)果。（）用計(jì)算機(jī)繪制風(fēng)機(jī)空氣流量一風(fēng)壓曲線圖。原型機(jī)性能試驗(yàn)及壓力一流量曲線經(jīng)過試驗(yàn)分別測量出原空氣清新機(jī)的整機(jī)和單獨(dú)離心風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和壓力數(shù)據(jù)，并且繪制風(fēng)量一風(fēng)壓曲線圖，全壓的單位是，流量的單位是，所有曲線的形狀和趨勢基本相同，均是隨著流量的增加，壓力不斷下降。圖至圖分別是空氣清新機(jī)整機(jī)一檔至四檔的風(fēng)量一風(fēng)壓曲線圖，每個(gè)圖的最西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第章原型機(jī)介紹發(fā)性能測試低點(diǎn)是空氣清新機(jī)在該檔正常工作時(shí)的工況點(diǎn)，此點(diǎn)的流量最大，壓力最小，一般在以內(nèi)。四條曲線比較可以看出，隨著檔

36、位的提高，即風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的加快，空氣清新機(jī)在工況點(diǎn)時(shí)的流量不斷增加，在相同流量時(shí)，轉(zhuǎn)速越高時(shí)全壓越大。在風(fēng)室調(diào)節(jié)閥門全堵的情況下，隨著轉(zhuǎn)速的提高，空氣清新機(jī)所能達(dá)到的最大壓力也不斷提高。圖至圖分別是單獨(dú)離心風(fēng)機(jī)一檔至四檔的風(fēng)量一風(fēng)壓曲線圖，和清新機(jī)整機(jī)風(fēng)量一壓力曲線的趨勢相同，但是在工況點(diǎn)時(shí)的流量和壓力均比空氣清新機(jī)整機(jī)大很多。以四檔為例，工況點(diǎn)時(shí)，整機(jī)時(shí)的全壓和流量分別是和，單獨(dú)離心風(fēng)機(jī)時(shí)的全壓和流量分別是和。產(chǎn)生這個(gè)結(jié)果是因?yàn)檎麢C(jī)的風(fēng)道較長，而且形狀復(fù)雜，故管網(wǎng)阻尼大，全壓和流量的損失嚴(yán)重。圖原空氣清新機(jī)整機(jī)一檔時(shí)流量一壓力曲線們?nèi)鐖D原空氣清新機(jī)整機(jī)二檔時(shí)流量一壓力曲線硒北】二業(yè)人學(xué)碩士學(xué)位論

37、丈第章原型機(jī)介紹及能測試圖原空氣清新機(jī)整機(jī)三檔時(shí)流量一壓力曲線。圖原空氣清新機(jī)整機(jī)四檔時(shí)流齡一壓力曲線：圖單獨(dú)離心風(fēng)機(jī)一檔時(shí)流量壓力曲線墮！三、業(yè)盔蘭塑主竺些笙竺；塑！蘭墮型坐坌塑絲堡墼型蔓圖單獨(dú)離心風(fēng)機(jī)二檔時(shí)流量壓力曲線姍咖啪圖單獨(dú)離心風(fēng)機(jī)三檔時(shí)流量壓力曲線拗粥坳瑚圖單獨(dú)離心風(fēng)機(jī)四檔時(shí)流量一壓力曲線西北工業(yè)大學(xué)預(yù)上學(xué)位論文第章原型機(jī)介紹及性能測試改造方案的提出原型機(jī)的改造目的是：在空氣清新機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸不發(fā)生較大變化的情況下提高風(fēng)機(jī)效率、降低噪音（至少不應(yīng)使噪音升高），只有提高風(fēng)機(jī)的效率，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)不交的情況下才能夠提高風(fēng)量（在管網(wǎng)阻尼較大的情況下，亦即提高了風(fēng)壓），也就是通過改進(jìn)，使風(fēng)機(jī)的

38、性能得以改善提高，滿足空氣清新機(jī)對風(fēng)量的要求。因此原型機(jī)的改造方案是：為了減少風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)的旋渦損失，在蝸殼內(nèi)沿軸向布置柵格：風(fēng)機(jī)風(fēng)量的提高主要取決與葉輪，故重新設(shè)計(jì)葉片型線，找出最佳葉片型線后，在葉片型線上加一種合適的翼型，然后優(yōu)化葉片數(shù)；優(yōu)化改造蝸舌。小結(jié)本章首先介紹了空氣清新機(jī)整機(jī)和單獨(dú)離心風(fēng)機(jī)的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后介紹了陜西省風(fēng)機(jī)泵工程研究中心抓捕們用來測量小型風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓等性能數(shù)據(jù)的試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)、工作原理和測試的步驟，最后給出了空氣清新機(jī)整機(jī)和單獨(dú)離心風(fēng)機(jī)在該試驗(yàn)裝罱上各個(gè)檔位時(shí)的測試結(jié)果，繪制成流量壓力曲線，并且分析了曲線的變化趨勢。西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論史第章多翼離心風(fēng)機(jī)的傳統(tǒng)設(shè)

39、計(jì)理論與方法第章多翼離心風(fēng)機(jī)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法多翼離心風(fēng)機(jī)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法介紹和分析多翼離心風(fēng)機(jī)主要由進(jìn)風(fēng)口、葉輪、蝸殼組成，如圖所示。進(jìn)風(fēng)口引導(dǎo)氣流順暢地進(jìn)入葉輪；葉輪對氣體做功：蝸殼將葉輪出口的氣流引導(dǎo)至出風(fēng)口。本章主要對多翼離心風(fēng)機(jī)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析，指出多翼離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中不確定性因素太多是開發(fā)性能優(yōu)良風(fēng)機(jī)比較困難的原因所在。圖多翼離心風(fēng)機(jī)示意幽在離心風(fēng)機(jī)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，葉輪對氣體做功，其能量傳遞的大小由歐拉動(dòng)量矩方程確定。由于歐拉動(dòng)量矩方程是在理想流體的一元流動(dòng)情況下得出的，所以為了應(yīng)用于葉輪計(jì)算，故作了如下一些假設(shè)：葉輪的葉片數(shù)為無限多，其厚度為無限薄。則葉片通道可視作為微小流束

40、，其中的氣流流動(dòng)可視為一元流，流動(dòng)形狀與葉片通道完全一致。且認(rèn)為圓周各點(diǎn)的速度相同，即氣流是軸對稱的。通風(fēng)機(jī)工作時(shí)沒有能量損失，即葉輪所具有的機(jī)械能全部傳給了氣體。氣流是穩(wěn)定的流動(dòng)，不隨時(shí)間的變化而變。對通風(fēng)機(jī)而言，不考慮氣體的可壓縮性。葉輪的設(shè)計(jì)方法比轉(zhuǎn)速與風(fēng)機(jī)迸氣口數(shù)目的計(jì)算多翼離心風(fēng)機(jī)給定的設(shè)計(jì)參數(shù)是：風(fēng)機(jī)全壓（），風(fēng)量（），介質(zhì)密度（）等?？諝馇逍聶C(jī)用多翼離心風(fēng)機(jī)多與電機(jī)直接連接，因此轉(zhuǎn)速與電機(jī)轉(zhuǎn)速一致，比轉(zhuǎn)速按下式計(jì)算：。蘭丁尸（一）西北業(yè)夫?qū)W碩：學(xué)位論文第章多翼離心風(fēng)帆的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法根據(jù)計(jì)算所得。選擇進(jìn)氣口數(shù)目，一般以為界線，當(dāng)心小于時(shí)用單進(jìn)氣口，當(dāng)月。大于時(shí)用雙進(jìn)氣口。確定

41、葉輪葉片進(jìn)出口安裝角屆。及履。風(fēng)機(jī)在一定吸氣狀態(tài)和一定轉(zhuǎn)速一作時(shí)葉輪為無限葉片數(shù)時(shí)理論全壓特性可由下式來確定：弓。（。一）（）當(dāng)進(jìn)口滿足無沖擊進(jìn)口條件（無預(yù)旋）時(shí)全壓表達(dá)為：協(xié)眥。州：一）似“一麗，）（）由（）式可以看出，。與，之間構(gòu)成直線關(guān)系，而且在其它參數(shù)一定時(shí)，該直線的斜率決定于葉片出口安裝角島。，可見風(fēng)機(jī)葉片出安裝角島。對風(fēng)機(jī)的全壓特性起著很重要的作用。但是在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法中，島。的選取沒有公式可遵循，設(shè)計(jì)時(shí)依靠經(jīng)驗(yàn)性的曲線選取或者是根據(jù)設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)選取，這樣必然導(dǎo)致：對于一定的全壓和風(fēng)量要求的風(fēng)機(jī)，可以有不同的屈。設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)出的風(fēng)機(jī)也必然產(chǎn)生較大的差異。選擇確定了。后再確定相應(yīng)的

42、壓力系數(shù)，通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊上推薦了屈。在。區(qū)間時(shí)對應(yīng)的壓力系數(shù)范圍，如圖所示，耿值在圖中的兩條直線之間。但對于每一個(gè)具體強(qiáng)前向葉片的屬。沒有推薦相應(yīng)的壓力系數(shù)值。幽按直線規(guī)律變化的壓力系數(shù)一山口安裝角的關(guān)系兩北工業(yè)大學(xué)碩學(xué)位論義第章多翼離心風(fēng)帆的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法一般對于離心風(fēng)機(jī)而言，選擇葉片進(jìn)口安裝角屆。的原則是保證氣流無沖擊地進(jìn)入葉輪流道，即葉片進(jìn)口安裝角。與氣流角相等。但是對于前向葉片的葉輪，尤其是強(qiáng)前向多翼離一，機(jī)葉輪來講，確定葉片進(jìn)口安裝角屆。時(shí)需要考慮更多的因素，為了使葉片通道不致于彎曲太厲害，希望崩。但在設(shè)計(jì)時(shí)，對于定的葉片出口安裝角屈。確定多大的葉片進(jìn)口安放角屆。還沒有完善的理論

43、依據(jù)，通用的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊上也沒有具體推薦，使得設(shè)計(jì)者很難確定出最優(yōu)的葉片進(jìn)口安放角。確定葉輪外徑（）初算葉輪圓周速度“：（）地房丌門（）確定葉輪外徑（）：仔吲，計(jì)算結(jié)果優(yōu)選取整數(shù)值。計(jì)算葉輪圓周速度“：及壓力、流量系數(shù)、“，一石玎上“，一了“”石：旦一三諺“：確定葉輪入口直徑（）“；“風(fēng)機(jī)葉片流道中的損失與計(jì)片進(jìn)口相對速度的平方成正比，從減少損失角度講，的選擇應(yīng)該使最小，但的變化會(huì)影響到風(fēng)機(jī)的全壓，因?yàn)楫?dāng)變化時(shí)不但會(huì)變化，“、會(huì)相應(yīng)變化，而從風(fēng)機(jī)的理論全壓公式的變化形式西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第章多翼離心風(fēng)機(jī)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方擊如下叢型型坐；型塑幽擇范圍：】（）可以看出風(fēng)機(jī)全壓會(huì)變化。按傳統(tǒng)方

44、法設(shè)計(jì)多翼離心風(fēng)機(jī)時(shí)只能大致確定其選確定葉片出寬度（）出流量方程得：石，乇其中（）鏟孚丌嘎哦，（），（一兒）式（一）中葉片出口處絕對速度的徑向分速：，可參考下述范圍進(jìn)行選擇或紅；“，對于前向多翼離心風(fēng)機(jī)，在通用的機(jī)設(shè)計(jì)手冊上沒有提供一個(gè)確定多翼離心風(fēng)機(jī)葉片寬度的合適方法，一一般常取。葉片型線的確定工程上為制造的方便，常采用圓弧葉片，圓弧葉片又可以分為單圓弧葉片和多圓弧葉片。圓弧葉片的主要優(yōu)點(diǎn)是可以應(yīng)用于任何的進(jìn)出口角，繪制簡單，便于設(shè)計(jì)。圓弧葉片的越率半徑一般按下式計(jì)算：車（）（島一屆）、（）其中屈。一島；屆矗兩北工業(yè)人學(xué)碩士學(xué)位論文第章多冀離心風(fēng)機(jī)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)媸論與方法葉片柵距和葉片數(shù)目的確定

45、葉片數(shù)直接影響著葉輪的全壓性能及效率，如何正確選擇風(fēng)機(jī)葉片數(shù)目對風(fēng)機(jī)性能影響較大。根據(jù)傳統(tǒng)的毆計(jì)方法，選擇葉片數(shù)的原則是保證葉片柵距與葉片圓弧半徑的比為，就是（），根據(jù)這種方法確定葉輪葉片數(shù)時(shí)，葉片數(shù)偏多（），實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)往往沒有采用計(jì)算值，而是根據(jù)加工工藝的方便等因素減少了葉片數(shù)。確定風(fēng)機(jī)的葉片數(shù)實(shí)際上采取的是經(jīng)驗(yàn)方法，。蝸殼傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的分析蝸殼的作用是將離開葉輪的氣體導(dǎo)向蝸殼出口，將氣體的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓。蝸殼的主要參數(shù)有：蝸殼內(nèi)壁型線、蝸殼張開度、蝸殼寬度、蝸殼出口長度、蝸舌間隙、蝸舌半徑。工程手冊上常用的蝸殼內(nèi)壁型線為對數(shù)螺旋線。對數(shù)螺旋線型蝸殼的設(shè)計(jì)理論蝸殼既有收集氣流并導(dǎo)至排出

46、的作用，又有擴(kuò)壓作用。蝸殼可以做成各種截面形式，但是在通風(fēng)機(jī)中均做成方形截面，因?yàn)樗貏e適宜于鈑焊結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)蝸殼型線有兩種方法：等環(huán)量法和平均速度法。傳統(tǒng)的蝸殼內(nèi)壁型線為對數(shù)螺旋線，對數(shù)螺旋線型蝸殼的設(shè)計(jì)以如下假設(shè)為前提：氣流在蝸殼中的流動(dòng)為穩(wěn)定流動(dòng)，因此流體質(zhì)點(diǎn)的流線就是它的運(yùn)動(dòng)軌跡：流體沿著整個(gè)葉輪圓周均勻流出，即通過蝸殼各個(gè)不同截面上的流量與從該截面到蝸殼起始截面之間所形成的夾角妒成正比，即。萬妒（）式中妒以弧度表示：忽略摩擦影響時(shí)，蝸殼中氣流遵循動(dòng)量矩不變原理，即：。；蝸殼的整個(gè)截面都充滿著有效氣流，即滿足：將（）式代入（）式可得到：（）島一。警

47、魯（）兩北：業(yè)大學(xué)壩：學(xué)位論文一第章多囂離心風(fēng)機(jī)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法解之得“（一）（）式表明流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為一對數(shù)螺旋線，對于每一個(gè)妒值都可以得到一個(gè)吃值，把各點(diǎn)連接起來，就是以對數(shù)螺旋線為型線的蝸殼內(nèi)壁線。對應(yīng)于各的蝸殼截面的張丌度表示為以心一，蝸殼出口張開度肚一塢去。工程實(shí)際中常以不等基元、等邊基元簡便畫法，用四段圓弧來代替上述對數(shù)螺旋線。雖然用這種畫法繪制的蝸殼型線與對數(shù)螺旋線有一定的誤差，而且通風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速越高，誤差越大，但因?yàn)檫@種方法制作工藝簡單，在工程上被廣泛采用。蝸殼參數(shù)的確定（）確定蝸殼寬度由蝸殼出口張丌度肚最可知，確定蝸殼截面的尺寸則須先確定蝸殼寬度。傳統(tǒng)的方法一般以維持蝸殼出口速度。）為一定值為前提來確定擴(kuò)張當(dāng)量面積（），再選擇合適的，計(jì)算相應(yīng)變化的。確定之前需合適地確定。值，一般?。?。（）。目前的工程設(shè)計(jì)中一般以經(jīng)驗(yàn)公式（）來確定：。曇：羔（），。（）低比轉(zhuǎn)速時(shí)取下限，高比轉(zhuǎn)速時(shí)取上限：同時(shí)保證（）島。（）計(jì)算蝸殼張開度爿：旦。（）（）確定蝸殼出口長度兩北二業(yè)夫?qū)W砸學(xué)位論文第奇多翼離心風(fēng)機(jī)