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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)

本文根據(jù)已經(jīng)完成的一種基于歐拉方程外加源項(xiàng)的模型來(lái)計(jì)算預(yù)測(cè)大小動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能，主要采用損失和落后角模型用來(lái)考慮葉片排和摩擦對(duì)氣流的影響，并用堵塞因子修正環(huán)壁附面層堵塞影響。根據(jù)在風(fēng)機(jī)安裝角未發(fā)生改變時(shí)的實(shí)驗(yàn)性能，優(yōu)化模型中的損失系數(shù)和落后角系數(shù)使得計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)計(jì)算相近。改變動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)的安裝角后，本模型預(yù)測(cè)得到的該風(fēng)機(jī)在安裝角變化( + 10°，+ 5°，－ 5°，－ 10°) 的性能曲線與實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差小于2%。結(jié)果表明軸流風(fēng)機(jī)模型使用經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的損失和落后角模型能快速準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出該動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)在全工況下的氣動(dòng)性能。

在實(shí)際的軸流風(fēng)機(jī)葉輪機(jī)械中，氣體的流動(dòng)是一種十分復(fù)雜的、非定常的、全三維的流動(dòng)。為了提高程序的計(jì)算速度，需要做出如下假設(shè): 氣體為完全氣體; 流場(chǎng)為軸對(duì)稱(chēng); 不考慮徑向變化，流場(chǎng)沿葉片中弧線。

在軸流風(fēng)機(jī)的數(shù)值計(jì)算中，本文采用Stratford 的模型對(duì)環(huán)壁邊界層進(jìn)行模擬。環(huán)壁邊界層會(huì)沿壁面產(chǎn)生位移厚度，該模型假設(shè)位移厚度是沿著葉片排連續(xù)分布的，同時(shí)端壁邊界層和葉尖間隙漏流發(fā)生的總壓損失也包含在三維總壓修正系數(shù)3D中，該模型能夠計(jì)算得出比較合理的堵塞因子。

（1）軸流風(fēng)機(jī)葉頂間隙超差對(duì)失速點(diǎn)壓力偏差和風(fēng)機(jī)效率偏差有顯著影響。

（2）葉頂間隙與失速點(diǎn)壓力偏差的相關(guān)系數(shù)為-0.99，即葉頂間隙越大，失速點(diǎn)負(fù)壓偏差越大，實(shí)際失速線向下偏離理論失速線的程度越嚴(yán)重。

（3）葉尖間隙與效率偏差的相關(guān)系數(shù)為-0.93。

葉尖間隙與效率也有很強(qiáng)的相關(guān)性,也就是說(shuō)，葉尖間隙越大，負(fù)效率偏差越大。以葉片角度可調(diào)、葉片角度固定的對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)葉輪為研究對(duì)象，建立了兩種葉輪的三維模型，并引入ANSYS進(jìn)行計(jì)算模型分析。得到了兩個(gè)軸流風(fēng)機(jī)葉輪的前六種振型。葉片變形量較大，尤其是葉片頂部，通過(guò)角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，葉片變形量略有增加。利用LMS模態(tài)試驗(yàn)軟件得到了兩個(gè)葉輪的前六個(gè)固有頻率。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，葉片角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)使葉輪的固有頻率略有增加，軸流風(fēng)機(jī)葉輪的固有頻率避開(kāi)了電機(jī)的頻率，在正常運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生共振。葉輪是旋轉(zhuǎn)軸流風(fēng)機(jī)的重要部件。其安全性和可靠性直接影響到風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行。一方面，葉輪的模態(tài)分析可以得到結(jié)構(gòu)的固有頻率，使葉輪的工作頻率遠(yuǎn)離其固有頻率，有效地避免了共振引起的疲勞損傷；另一方面，可以得到葉輪機(jī)構(gòu)在不同頻率下的振動(dòng)模態(tài)。變形較大的區(qū)域可能出現(xiàn)裂紋、松動(dòng)、零件損壞等，變形較小。該地區(qū)在工作中相對(duì)穩(wěn)定。

為了探索大負(fù)荷大流量風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)和內(nèi)部流動(dòng)機(jī)理，本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)，其壓力比為1.20，負(fù)荷系數(shù)為0.83。詳細(xì)研究了流量系數(shù)、反力等設(shè)計(jì)參數(shù)的影響規(guī)律，給出了相應(yīng)的選擇原則。分析了葉片負(fù)荷調(diào)節(jié)、葉片彎曲和葉片端部彎曲對(duì)葉柵流動(dòng)、級(jí)匹配和級(jí)性能的影響，給出了高負(fù)荷軸流風(fēng)機(jī)三維葉片設(shè)計(jì)的基本原則。同時(shí)，開(kāi)發(fā)了S1流面協(xié)同優(yōu)化方法，取得了較好的效果。降低了定子損耗，增大了風(fēng)機(jī)裕度。高壓風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)通常采用離心風(fēng)機(jī)，但離心風(fēng)機(jī)存在迎風(fēng)面積大、流量小、效率低等缺點(diǎn)。針對(duì)大流量、高壓力比、率的設(shè)計(jì)要求，如何完成單級(jí)軸流設(shè)計(jì)成為研究的重點(diǎn)。長(zhǎng)期以來(lái)，軸流風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)方法得到了發(fā)展。從孤立葉型法、葉柵法、降功率法到目前廣泛采用的準(zhǔn)三維、全三維氣動(dòng)設(shè)計(jì)方法，甚至到S1流面葉型優(yōu)化[6]、三維葉型優(yōu)化、軸流風(fēng)機(jī)三維葉型技術(shù)，已經(jīng)有了大量的研究工作。用于提高設(shè)計(jì)方法的準(zhǔn)確性和快速性。以率、高負(fù)荷為設(shè)計(jì)目標(biāo)，通過(guò)合理選擇總體參數(shù)，優(yōu)化了軸流風(fēng)機(jī)流面葉片的初步設(shè)計(jì)和三維疊加，實(shí)現(xiàn)了軸流風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)。