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

離心風(fēng)機(jī)及內(nèi)部三維流場(chǎng)的計(jì)算辦法

依據(jù)作業(yè)原理的不同風(fēng)機(jī)能夠分為容積式、葉片式和噴射式三種。其間葉片式風(fēng)機(jī)首要有離心式、混流式、軸流式和橫流式四種，其間使用醉廣泛的即為離心式風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)葉輪中的氣體流面簡(jiǎn)直與葉輪的滾動(dòng)軸面筆直。本文主要完成設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)數(shù)值計(jì)算，在瞬態(tài)數(shù)值計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定后，采用FW-H模型計(jì)算設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)噪聲值。其葉輪滾動(dòng)所發(fā)生的離心力為離心風(fēng)機(jī)壓強(qiáng)升的首要來(lái)歷，而且在葉輪內(nèi)部由離心力發(fā)生的壓強(qiáng)升要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣體相對(duì)速度改動(dòng)而發(fā)生的壓強(qiáng)升，而且選用增大風(fēng)機(jī)的葉輪寬度增大風(fēng)機(jī)流量的辦法，往往導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的功率下降，因而離心風(fēng)機(jī)一般適用于高壓、小流量的場(chǎng)合。下面臨其功能參數(shù)、結(jié)構(gòu)特色和內(nèi)部丟失等進(jìn)行具體介紹。

離心風(fēng)機(jī)的壓力

風(fēng)機(jī)的靜壓和全壓靜壓sp為氣體對(duì)平行于氣流的物體外表效果的壓力，它一般是經(jīng)過(guò)筆直于物體外表的孔來(lái)進(jìn)行丈量。

通風(fēng)機(jī)的功能曲線通風(fēng)機(jī)的全壓t FP、功率P、功率η等功能參數(shù)隨通風(fēng)機(jī)的流量Q改變的聯(lián)系曲線，稱為通風(fēng)機(jī)的功能曲線。依據(jù)通風(fēng)機(jī)的功能曲線，不只能夠查驗(yàn)計(jì)算參數(shù)與實(shí)測(cè)參數(shù)之間的共同程度，還能夠斷定通風(fēng)機(jī)的適應(yīng)性。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)滿足風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)要求，可以繼續(xù)后續(xù)的設(shè)計(jì)工作。例如當(dāng)通風(fēng)機(jī)的功率特性曲線較平整時(shí)，此刻風(fēng)機(jī)的搞效區(qū)較大，在變工況時(shí)通風(fēng)機(jī)仍能夠在搞效的工況點(diǎn)小作業(yè)，此刻能夠認(rèn)為該風(fēng)機(jī)的適應(yīng)性較好。

風(fēng)機(jī)采用SolidWorks三維建模軟件對(duì)斜通道離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行了三維建模，對(duì)整個(gè)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行了建模。由于斜槽風(fēng)機(jī)葉片采用無(wú)氣鋼板焊接而成，為了簡(jiǎn)化網(wǎng)格生成，提高網(wǎng)格質(zhì)量，采用無(wú)厚度曲面建立了離心風(fēng)機(jī)的三維模型。風(fēng)機(jī)的網(wǎng)格生成方法可分為結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。一般來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格計(jì)算的收斂速度是快而好的。然而，在一些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)中，很難生成結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。在結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成過(guò)程中，邊上節(jié)點(diǎn)的數(shù)目發(fā)生變化，往往導(dǎo)致相應(yīng)的邊節(jié)點(diǎn)發(fā)生許多變化。網(wǎng)格生成通常占用CFD分析師的大部分時(shí)間。針對(duì)這一問(wèn)題，本文采用混合網(wǎng)格對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，即結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格相結(jié)合的方法。結(jié)構(gòu)網(wǎng)格用于劃分葉輪的葉片通道。由于葉片位于葉輪各通道的連接處，葉片為非線性結(jié)構(gòu)。在劃分結(jié)構(gòu)網(wǎng)格時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生負(fù)體積。通過(guò)對(duì)樣機(jī)計(jì)算結(jié)果與原始測(cè)量數(shù)據(jù)的比較，詳細(xì)分析了SSTK-U湍流模型的精度，為離心風(fēng)機(jī)數(shù)值計(jì)算選擇湍流模型提供了良好的參考。因此，采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分進(jìn)氣道上部，并對(duì)靠近壁面和葉片的網(wǎng)格進(jìn)行加密。邊界附近第1層的厚度為0.01 mm，這確保壁上的Y+值在湍流模型要求的范圍內(nèi)?？紤]到后期改善風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的便利性，葉輪與蝸殼分開(kāi)嚙合，并在相應(yīng)的表面建立接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。葉輪外場(chǎng)計(jì)算網(wǎng)格為1224917殼體和1281713網(wǎng)格。

消聲蝸殼對(duì)風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能的影響原風(fēng)機(jī)與不同消聲組合試驗(yàn)所得的氣動(dòng)性能對(duì)比如圖3 所示。試驗(yàn)結(jié)果表明: 由于穿孔板相對(duì)于光滑的鋁板有著較高的壁面摩擦阻力，導(dǎo)致加裝穿孔板后的風(fēng)機(jī)壓力和效率在整個(gè)測(cè)試工況范圍內(nèi)都有不同程度的降低。4種消聲組合方式的壓力損失并不相同，當(dāng)額定轉(zhuǎn)速為3 800 r /min，在設(shè)計(jì)工況下，A 組合改進(jìn)風(fēng)機(jī)全壓降低了約16．0 Pa，效率下降了約1．28%; B 組合改進(jìn)風(fēng)機(jī)全壓降低了約5．0 Pa，風(fēng)機(jī)效率下降了約0．9%; C 組合改進(jìn)風(fēng)機(jī)全壓降低了約36．8 Pa，效率下降了約3．18%; D 組合改進(jìn)風(fēng)機(jī)全壓降低了約45．8 Pa，效率下降了約3．28%。改善計(jì)劃一在保證斜槽風(fēng)機(jī)外殼不變的狀況下，將風(fēng)機(jī)葉輪中的短葉片向內(nèi)延伸，。

主要由于安裝穿孔板的面積不同，導(dǎo)致不同消聲組合方式的摩擦損失不同。B 組合即只在風(fēng)機(jī)后蓋板上安裝穿孔板，風(fēng)機(jī)壓力損失小。不同工況下，風(fēng)機(jī)壓力和效率損失也不相同，在設(shè)計(jì)工況及偏大流量工況下，風(fēng)機(jī)壓力和效率損失較大，效率也同步降低。主要原因是大流量工況下，蝸殼內(nèi)部氣流速度較高，氣流與穿孔板之間的摩擦損失增加。消聲蝸殼為A 組合形式時(shí)與原風(fēng)機(jī)的出口A聲級(jí)隨流量變化的對(duì)比圖。本文采用N-S方程和SSTK-U湍流模型計(jì)算了風(fēng)機(jī)在不同工況下的穩(wěn)態(tài)，并根據(jù)公式計(jì)算了設(shè)計(jì)工況下離心風(fēng)機(jī)的壓力、軸功率和效率?？梢钥闯?，不同工況下，A 型消聲蝸殼的降噪效果不同，風(fēng)機(jī)在額定工況點(diǎn)附近，降噪效果好; 在大流量工況下，降噪效果變差，這主要因?yàn)榇罅髁壳闆r下，蝸殼內(nèi)氣體流速較大，而氣體流速對(duì)吸聲材料的吸聲效果影響很大; 在小流量工況下，風(fēng)機(jī)流動(dòng)惡化，風(fēng)機(jī)振動(dòng)較大，導(dǎo)致振動(dòng)噪聲很大以致降噪效果反而變差。與原風(fēng)機(jī)相比，在額定工況點(diǎn)A 聲級(jí)降低約4．5 dB( A) ，在大流量工況下，A 聲級(jí)降低約3．6 dB( A) ，在小流量工況下，A 聲級(jí)降低約1．9 dB( A) 。