

山東冠熙環保設備有限公司
主營產品: 通風機
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加載氣動力、離心力后計算得到軸流風機導葉數目變化后動葉的應力基本沒有影響,動葉吸力面的近葉頂部位等值線沿葉高方向近似呈倒S 分布且應力較小; 葉根部分布應力較為復雜,較大值位于葉根中部與輪轂接觸位置,此處是由于承受較大的徑向離心力、垂直于軸流風機葉片表面的氣動力和扭曲的葉型結構共同作用造成; 級等效應力稍微高于第二級等效應力,這是由于離心力沿徑向,而氣動力垂直于葉片表面,氣動力的作用效果抑制離心力作用效果造成的,但氣動力作用效果影響較小; 總變形近似沿對角線方向由小到大發生變化,軸流風機葉根處變形基本為零,較大值變形位于葉頂后緣。由此可知導葉數目變化后,對葉片總變形基本沒有影響。
軸流風機在靜應力強度分析中,通常選取材料的屈服極限作為極限應力,基于第四強度理論對葉片進行強度校核。塑性材料的許用應力[σ]= σs /ns,其中σs是材料的屈服極限,ns為材料的安全系數,一般對于彈性結構材料加載靜力載荷的情況下,ns = 1. 5 ~ 2。葉片材料為ZL101,其屈服強度σs = 180 MPa,ns = 2,計算葉片的許用應力為90 MPa,而葉片較大等效應力的峰值為21. 3 MPa,遠小于葉片許用應力,因此改型后方案三強度仍滿足要求。在葉片剛度方面,前面分析知,氣動力作用效果對離心力效果有抑制作用,方案三全壓相對于原風機有所增大,較大變形有所降低。
為了探索大負荷大流量風機的關鍵氣動設計技術和內部流動機理,本文設計了一臺軸流風機,其壓力比為1.20,負荷系數為0.83。詳細研究了流量系數、反力等設計參數的影響規律,給出了相應的選擇原則。分析了葉片負荷調節、葉片彎曲和葉片端部彎曲對葉柵流動、級匹配和級性能的影響,給出了高負荷軸流風機三維葉片設計的基本原則。同時,開發了S1流面協同優化方法,取得了較好的效果。降低了定子損耗,增大了風機裕度。高壓風機的設計通常采用離心風機,但離心風機存在迎風面積大、流量小、效率低等缺點。針對大流量、高壓力比、率的設計要求,如何完成單級軸流設計成為研究的重點。長期以來,軸流風機的設計方法得到了發展。從孤立葉型法、葉柵法、降功率法到目前廣泛采用的準三維、全三維氣動設計方法,甚至到S1流面葉型優化[6]、三維葉型優化、軸流風機三維葉型技術,已經有了大量的研究工作。用于提高設計方法的準確性和快速性。以率、高負荷為設計目標,通過合理選擇總體參數,優化了軸流風機流面葉片的初步設計和三維疊加,實現了軸流風機的氣動設計。
通過對軸流風機設計參數和S2設計參數的多次迭代,得到了一個接近設計要求的初步三維設計方案。從表2可以看出,初步設計方案的氣動參數與一維設計結果吻合較好。風機設計過程中一維參數的設計精度足以支持設計工作的進一步發展。表2顯示了一維設計結果和初步設計的平均質量參數。由表2可以看出,單級風機平均半徑處的負荷系數約為1.0,甚至高于普通航空發動機壓氣機的負荷系數。同時,單級風機的反應性略大于0.5,平均負荷分布在靜、動葉片上,使軸流風機葉片展開中部的彎曲角度達到40度以上,擴壓系數達到0.5以上。從出版的文獻中不難找到。考慮到軸流風機制造成本的限制,擴壓系數接近0.6,基本達到了無主動流量控制技術的亞音速軸流風機的設計極限。然而,在軸流風機設計結果與設計目標的壓力比與效率之間仍存在一定的差距,需要進一步的詳細設計來彌補。由于本文設計的單級風機的負荷比設計中采用的經驗公式高,因此有必要對每排葉片的稠度和展弦比進行調整。初步設計方案如圖所示。6和7,以及表3所示的氣動性能,其中載荷系數由葉尖的切線速度定義。
