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山東冠熙環(huán)保設(shè)備有限公司主營：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)

風(fēng)機(jī)是廣泛應(yīng)用的一種機(jī)械，它的工作原理是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成氣體的壓力能，進(jìn)而排送氣體，在建筑業(yè)、鋼鐵業(yè)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都有應(yīng)用。金屬葉輪是離心風(fēng)機(jī)的重要組成部分，對于離心風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行和性能起著決定作用。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及技術(shù)的發(fā)展，老舊的離心風(fēng)機(jī)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展的需要。因此，對風(fēng)機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化成為了人們廣泛關(guān)注的問題。離心風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化對金屬葉輪的穩(wěn)定運(yùn)行起著重要的推動作用。

本文通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化對離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行影響進(jìn)行研究，主要通過各部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化對離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的作用作簡要分析，以達(dá)到為保證金屬風(fēng)機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行提供理論支持的目的。離心風(fēng)機(jī)和金屬葉輪互相影響，互為補(bǔ)充。金屬葉輪是離心風(fēng)機(jī)的重要組成部分，在一定程度上決定著離心風(fēng)機(jī)的性能。同時，離心風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化又促進(jìn)了葉輪的平穩(wěn)運(yùn)行。離心風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于鍋爐引風(fēng)、中央空調(diào)系統(tǒng)等多個領(lǐng)域，為人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的便利。然而離心風(fēng)機(jī)也會造成大量的能源消耗，必須實現(xiàn)對離心風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以保證金屬葉輪的平穩(wěn)運(yùn)行，達(dá)到節(jié)約能源的目的。

蝸殼優(yōu)化對風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的影響

蝸殼是離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪的重要組成部分。它可以通過導(dǎo)流與擴(kuò)大壓力來提高離心風(fēng)機(jī)的效率。蝸殼入口氣流由于受到蝸殼流動不對稱的影響，導(dǎo)致分布不均的現(xiàn)象發(fā)生。這種分布不均勻的現(xiàn)象會直接堵塞葉輪出口，從而使葉輪發(fā)生周期性的加速或減速，進(jìn)而降低離心風(fēng)機(jī)的工作效率，縮小了風(fēng)機(jī)工作的范圍，影響了金屬葉輪的平穩(wěn)運(yùn)行。因此在蝸殼的優(yōu)化設(shè)計過程中必須將蝸殼寬度對流場的影響考慮在內(nèi)，合理設(shè)計外殼的寬度，降低對流場的影響。從而保證金屬葉輪的平穩(wěn)運(yùn)行。

電機(jī)優(yōu)化對風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的影響吸油煙機(jī)、空調(diào)系統(tǒng)等設(shè)備空間較小，為了節(jié)省空間，一般會使用內(nèi)藏電動機(jī)設(shè)備。內(nèi)藏電動機(jī)的長度、頭部傾角等在一定程度上影響著風(fēng)機(jī)性能和噪音。對內(nèi)藏電動機(jī)的形狀設(shè)計不當(dāng)會增加金屬葉輪內(nèi)部的流動損失，從而導(dǎo)致噪聲增大，離心風(fēng)機(jī)性能降低。電動機(jī)的軸向長度和氣流的排擠率呈正相關(guān)的關(guān)系。葉輪進(jìn)口處的流道變窄會使前盤處脫流區(qū)域變大，從而導(dǎo)致金屬葉輪內(nèi)部損失增加。因此，在設(shè)計電機(jī)形狀時，應(yīng)充分考慮電機(jī)形狀對葉輪內(nèi)部流動的影響，從而提高金屬葉輪的穩(wěn)定性，確保離心風(fēng)機(jī)的性能。

將建立好的風(fēng)機(jī)三維模型導(dǎo)入ICEM 軟件進(jìn)行混合網(wǎng)格的劃分。其中進(jìn)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(jī)周圍結(jié)構(gòu)并非規(guī)則模型，故采用適應(yīng)性較強(qiáng)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(jìn)行網(wǎng)格劃分時，對邊界層進(jìn)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，對風(fēng)機(jī)進(jìn)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，終確定整個計算域的網(wǎng)格數(shù)為2513558。k-ε 模型作為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(jī)的數(shù)值求解計算中。

由于有梯度擴(kuò)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：風(fēng)機(jī)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(jī)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(yùn)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(yùn)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(yùn)行狀態(tài)，風(fēng)機(jī)進(jìn)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(jìn)口和出口定義一致的速度分布[15]。后以CFD 計算的定常結(jié)果作為初始條件，進(jìn)行非定常數(shù)值計算。