山東冠熙環(huán)保設(shè)備有限公司主營：軸流風(fēng)機,耐高溫高濕風(fēng)機,烘干設(shè)備用風(fēng)機,離心風(fēng)機,除塵風(fēng)機

綜上所述，本文通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化對離心風(fēng)機金屬葉輪穩(wěn)定運行影響進行研究，簡要分析了各部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化對離心風(fēng)機金屬葉輪穩(wěn)定運行的影響。主要從集流器優(yōu)化對離心風(fēng)機金屬葉輪穩(wěn)定運行影響、窩殼優(yōu)化對離心風(fēng)機金屬葉輪穩(wěn)定運行影響、電機優(yōu)化對離心風(fēng)機金屬葉輪穩(wěn)定運行影響，以及葉片形狀優(yōu)化對離心風(fēng)機金屬葉輪穩(wěn)定運行影響四個方面進行分析，為保證金屬葉輪的穩(wěn)定運行提供技術(shù)支持。另外，為了方便模型的建立，在盡量減小數(shù)值模擬誤差的前提下對電動機結(jié)構(gòu)進行一定程度的簡化，。各部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化對離心風(fēng)機金屬葉輪穩(wěn)定運行的影響

集流器優(yōu)化對離心風(fēng)機金屬葉輪穩(wěn)定運行的影響

集流器的工作原理是通過將氣流均勻地送入葉輪進口截面，以達到提高離心風(fēng)機葉輪的效率以及風(fēng)機整體性能的目的。集流器的結(jié)構(gòu)形式對氣流的流動損失以及金屬葉輪的平穩(wěn)運行都有很大影響，因此對集流器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化是非常重要的。在設(shè)計集流器的結(jié)構(gòu)時，應(yīng)確保較大程度地符合金屬葉輪附近氣流的流動情況，同時還應(yīng)保證集流器內(nèi)氣流的平穩(wěn)運行。集流器的類型有很多種，常用的集流器是錐弧形集流器，錐弧形集流器的氣流運行一般比較平穩(wěn)，但是集流器喉部到葉輪進口階段容易發(fā)生邊界層分離現(xiàn)象，增加離心風(fēng)機的損失，導(dǎo)致離心風(fēng)機效率降低。因此，必須優(yōu)化集流器結(jié)構(gòu)，通過減小集流器的錐度、增加喉部半徑的方式，提高離心風(fēng)機的效率，保證金屬葉輪的平穩(wěn)運行。離心風(fēng)機采用標(biāo)準(zhǔn)k-?模型，壁面函數(shù)為Scalable，數(shù)值計算方法為高階求解格式，求解格式為一階格式。

離心風(fēng)機與4 種消聲方式風(fēng)機的A 聲級對比。從圖中可以看出，每一種方式都有著不錯的降噪效果，其中C 型改進風(fēng)機降噪效果好，在額定工況點附近總A聲級能降低約7 dB( A) ; B 型改進風(fēng)機降噪效果也比較理想，優(yōu)于A 和D 型改進風(fēng)機; A 型改進風(fēng)機的消聲效果最差。出現(xiàn)上述情況的原因應(yīng)該是電機噪聲通過蝸殼會被放大，而沒有被吸聲材料有效吸收。但后蓋板加裝消聲材料，恰好吸收了電機的部分噪聲，因此后蓋板加裝吸聲材料降低風(fēng)機噪聲明顯。2）加進氣箱后，風(fēng)機葉輪尾緣的“尾跡-射流”現(xiàn)象更加的嚴(yán)重，且在小流量區(qū)風(fēng)機內(nèi)部流場存在偏心現(xiàn)象。

本文對吸聲蝸殼對風(fēng)機降噪效果進行了研究，分別對單獨蝸板、后蓋板、蝸板與后蓋板、蝸板與前蓋板加裝消聲材料的4 種方式進行了試驗測量，在離心風(fēng)機全工況范圍內(nèi)，風(fēng)機噪聲都有不同程度的降低，其中蝸板加后蓋板組合的降噪效果好。由于穿孔板摩擦損失較大，氣體流動阻力增加，導(dǎo)致風(fēng)機壓力和效率都有不同程度的降低。通過試驗證明相對于周向蝸板加裝消聲材料，風(fēng)機后蓋板加裝消聲材料消聲效果明顯，且結(jié)構(gòu)簡單、制造方便風(fēng)機壓力損失小。也證明了消聲蝸殼有很好的降噪效果，并且離心風(fēng)機蝸殼尺寸雖然有一定的增大，但相對于消聲器等其他降噪方法優(yōu)勢還是很明顯的。對風(fēng)機進出口安裝條件有限制并且對噪聲有一定要求的離心風(fēng)機，吸聲蝸殼是較好的選擇。加米字形集流器和普通圓弧形集流器內(nèi)部流場受壓分布所示，離心風(fēng)機米字形集流器入口壓力為-8000Pa，到集流器出口達到-18000Pa，壓差10000Pa。

將建立好的離心風(fēng)機三維模型導(dǎo)入ICEM 軟件進行混合網(wǎng)格的劃分。其中進出口和葉輪區(qū)域采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，而蝸殼部分由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是電動機周圍結(jié)構(gòu)并非規(guī)則模型，故采用適應(yīng)性較強的非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格，具體網(wǎng)格如圖3 所示。綜合考慮動靜耦合區(qū)域?qū)?shù)值模擬預(yù)測結(jié)果的影響，在進行網(wǎng)格劃分時，對邊界層進行加密處理，其較低網(wǎng)格質(zhì)量雅克比[14]在0.3 以上。為了保證數(shù)值計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免網(wǎng)格誤差對其模擬結(jié)果造成影響，對離心風(fēng)機進行網(wǎng)格無關(guān)性驗證，如表1 所示。綜合考慮計算精度和計算效率可知，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)為25 萬左右時預(yù)測結(jié)果較為合理，最終確定整個計算域的網(wǎng)格數(shù)為2513558。k-ε 模型作為最為普遍有效的湍流模型，能夠計算大量的各種回流和薄剪切層流動，被廣泛應(yīng)用于各類風(fēng)機的數(shù)值求解計算中。在小流量工況下，風(fēng)機流動惡化，風(fēng)機振動較大，導(dǎo)致振動噪聲很大以致降噪效果反而變差。

由于有梯度擴散項，模型k-ε 方程為橢圓形方程，故其特性同其他橢圓形方程，需要邊界條件：離心風(fēng)機出口或?qū)ΨQ軸處k / n0和/ n0。但上述邊界條件只針對高雷諾數(shù)而言，在固體壁面附近，流體粘性應(yīng)力將取代湍流雷諾應(yīng)力，并在臨近固體壁面的粘性底層占主要作用。而多翼離心風(fēng)機由于結(jié)構(gòu)尺寸小、相對馬赫數(shù)低，氣體黏性力在流體流動過程中起重要作用，因此，在實際運用過程中，標(biāo)準(zhǔn)k-ε 模型由于未充分考慮粘性力的影響，導(dǎo)致計算模型出現(xiàn)偏差。運用Visual C++將上述修正函數(shù)編寫為UDF代碼，并導(dǎo)入Fluent 內(nèi)置Calculation module。為符合實際運行狀態(tài)，離心風(fēng)機進出口邊界條件設(shè)置為壓力入口和壓力出口，出口壓降與動能成正比，從而避免在進口和出口定義一致的速度分布[15]。最后以CFD 計算的定常結(jié)果作為初始條件，進行非定常數(shù)值計算。而實際流動過程中，氣體粘性作用常導(dǎo)致其速度在過流斷面上呈現(xiàn)的分布不均勻現(xiàn)象。