雙圓弧葉片多翼風機內流場的數值模擬及葉型研究.pdf

1、多翼風機因其體積小、噪音低而在供暖通風空調工程中得到廣泛應用。這種風機的葉片形狀主要有兩種：機翼形和等厚圓弧形。機翼形葉片因其流動特性較好而效率較高，但也存在葉輪重量大、加工困難、成本較高的不利因素；等厚圓弧形葉片雖因流動分離嚴重而效率稍低，但因其葉輪加工簡單、成本較低而在中小型風機中大量使用。 優(yōu)化這種風機的性能參數及提高設計效率的一種有效方法是用形狀合適的等厚圓弧形葉片取代目前廣泛使用的單圓弧形葉片。雙圓弧葉片是其中的一種，

2、這種葉片由兩個不同曲率不同角度的單圓弧組合而成，通過選取不同的進口安裝角、圓弧曲率及角度等參數組合來改變葉片的形狀，從而模擬機翼形葉片的形狀來接近機翼形葉片中的流動效果。但目前對于這種葉片形狀的研究比較少。 本文針對這種雙圓弧葉片對風機性能的影響進行了研究，并以能否獲得更大的風量和壓力作為評價風機性能的標準。在研究過程中根據不同的葉片進口安裝角、圓弧曲率及角度等參數的組合，設計了多種葉片。首先對整機流場用Fluent軟件進行了二

3、維模擬，找出了幾個主要葉型參數對風機性能的影響規(guī)律，篩選出了幾種性能優(yōu)良的葉片，然后又對這幾種葉片的風機的整機流場進行了三維模擬。 二維數值模擬結果表明，在蝸殼內部隨著流體向出口處的流動，靜壓逐漸減小動壓和全壓逐漸增大，靠近出口處的靜壓最小動壓最大。對不同葉片的分析表明，圓弧角度和曲率相互影響。第一個圓弧的角度不能過小，如果低于60。，則無法發(fā)揮雙圓弧葉片的優(yōu)勢，甚至有可能不如單圓弧葉片。圓弧曲率比(第一個圓弧與第二個圓弧的曲率

4、的比值)的大小也應當適中，當第一個圓弧的圓心角較小時，圓弧曲率比應當較?。环粗?，圓弧曲率比可以適當增大。綜合來看，第一個圓弧的圓心角應當在75°-90°左右，曲率比應當在3-4左右。對入口安裝角的研究表明，由于葉輪的高速旋轉，氣流并不是沿垂直于葉道入口的方向進入葉道，而是對葉片的壓力面有一定的沖擊。當入口安裝角較大時，氣流對葉片的沖擊比較強烈，能量損失較大，而較小的入口安裝角比較容易引導氣流流向，減少氣流對壓力面的沖擊。從本文研究的葉片

5、來看，入口安裝角應取60°左右。 三維模擬的結果表明，進氣口內的氣流，在葉輪前盤附近以軸向速度為主，在葉輪中部開始逐漸轉變?yōu)閺较蛩俣取娜~輪中部流出的氣流，在蝸殼內形成了強烈的旋渦，其中的大部分在前盤附近回流入葉輪。進氣口內靠近后盤附近的氣流，其方向基本上完全轉為徑向，最終大部分流出風機，因此可以認為后盤附近的流場決定了風機的性能。由于風機前盤附近和中部存在的軸向渦流大大阻礙了氣體的流出，所以在相同的出口靜壓下，三維模擬得到的出