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從誤差曲線可以看出,6-41風(fēng)機計算值與原測量值之間的誤差小于小流量條件下的誤差。全壓計算的誤差為8.1%,效率計算的誤差為3.6%,誤差較小。因此,所采用的數(shù)值計算方法更為準(zhǔn)確,可用于風(fēng)機的改進和設(shè)計。為了研究斜槽風(fēng)機內(nèi)部的壓力分布和速度分布,分析斜槽風(fēng)機在不同工況下的內(nèi)部流動,找出了3.4段斜槽風(fēng)機效率急劇下降和設(shè)計工況效率低下的原因。橫截面是在葉輪出口寬度處創(chuàng)建的,該寬度垂直于葉輪旋轉(zhuǎn)軸,等于葉輪出口寬度。由于葉輪轉(zhuǎn)動,6-41風(fēng)機葉輪進口產(chǎn)生較大的負(fù)壓值,使空氣從集塵器進入葉輪。在葉輪中,由于葉輪的轉(zhuǎn)動和葉片對氣體的作用,葉輪內(nèi)部沿徑向由內(nèi)向外移動,總壓值逐漸增大??倝涸谌~輪出口外緣和葉片壓力面上。由此可見,由于葉輪旋轉(zhuǎn)的離心力,沿6-41風(fēng)機葉輪的徑向,葉輪內(nèi)的速度由內(nèi)向外逐漸增大。蝸殼的各幾何參數(shù)對風(fēng)機內(nèi)部流動的影響并不是獨立的,它們之間既相互關(guān)聯(lián),又相互影響,因此,在確定這些幾何參數(shù)時要進行考慮。通過截取葉輪出口的圓形截面,觀察截面上的徑向速度值,可以觀察到離心風(fēng)機普遍存在的尾流結(jié)構(gòu)。6-41風(fēng)機葉片壓力面附近的徑向速度值較大,形成射流區(qū);葉片吸力面附近的徑向速度值較小,形成尾跡區(qū)。
為了減少6-41風(fēng)機蝸舌與葉輪間隙過大造成的流量損失,第三種改進方案適當(dāng)減小了蝸舌與葉輪間隙。但蝸殼舌與葉輪間隙過大,會增加風(fēng)機的噪聲值,降低風(fēng)機的性能。在前向離心風(fēng)機中,蝸殼舌與葉輪之間的間隙通常為葉輪旋轉(zhuǎn)直徑的0.07-0.15倍。原型6-41風(fēng)機蝸殼舌與葉輪間隙為葉輪旋轉(zhuǎn)直徑的0.11倍。在第三種方案中,蝸殼舌和葉輪之間的間隙分別減小到葉輪旋轉(zhuǎn)直徑的0.07倍和0.09倍。當(dāng)蝸殼舌部間隙為葉輪間隙的0.09倍時,效果較好。當(dāng)6-41風(fēng)機改進后的方法不能達到預(yù)期效果時,采用現(xiàn)代風(fēng)機設(shè)計理論完成風(fēng)機的設(shè)計,詳細(xì)介紹了風(fēng)機各部件結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇原則??梢钥闯?,通過減小6-41風(fēng)機蝸殼舌片間隙,蝸殼舌片附近的低壓渦在設(shè)計流量條件下消失,同時蝸殼內(nèi)部氣體再次減少。在設(shè)計流量條件下,通過改變蝸舌與葉輪之間的間隙,可以有效地提高風(fēng)機的總壓,降低風(fēng)機所需的扭矩,提高風(fēng)機效率2.1%。
(1)本文詳細(xì)介紹了6-41風(fēng)機的數(shù)值計算過程,包括模型建立、網(wǎng)格化(預(yù)處理)、導(dǎo)入求解計算、后處理等。采用數(shù)值計算方法對斜槽風(fēng)機的不同流動條件進行了計算。得到了由SSTK-U湍流模型計算的總壓、效率和實驗值的誤差值。總壓和效率的較大誤差分別為4%和7%。改造后,對兩臺6-41風(fēng)機進行性能評價試驗,包括全負(fù)荷風(fēng)機數(shù)據(jù)試驗、改造前后數(shù)據(jù)試驗和風(fēng)機較大出力試驗數(shù)據(jù),如下所示。驗證了數(shù)值計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。
(2)通過觀察風(fēng)機不同截面上的總壓和速度等值線,可以得出離心風(fēng)機的內(nèi)部流動規(guī)律:由于葉輪的旋轉(zhuǎn),在葉輪入口產(chǎn)生較大的負(fù)壓值,使空氣從集塵器進入葉輪。在葉輪中,由于葉輪的轉(zhuǎn)動和葉片對氣體的作用,葉輪內(nèi)部沿徑向由內(nèi)向外移動,總壓值逐漸增大。較大總壓力位于葉輪出口外緣和葉片壓力面。在三種不同網(wǎng)格密度下設(shè)置相同的邊界條件,經(jīng)過計算,得到了6-41風(fēng)機樣機在設(shè)計條件下的全壓、全扭矩和效率。由于葉片壓力面速度較大,吸力面速度較小,形成了尾流結(jié)構(gòu)。
風(fēng)機葉輪參數(shù)選擇葉輪是風(fēng)機的主要部件,葉片是將能量傳遞給流體的部件。因此,風(fēng)機葉輪的設(shè)計與風(fēng)機所需的流量和壓力有很大的關(guān)系。目前國內(nèi)外葉輪主要尺寸的選擇方法不同。這是一種廣泛使用的方法。6-41風(fēng)機總壓tfp與葉輪外徑、轉(zhuǎn)速n和葉片出口安裝角的關(guān)系,確定6-41風(fēng)機葉輪的外徑。下面逐步介紹了風(fēng)機葉輪參數(shù)的選擇方法。原型斜槽風(fēng)機出口安裝角度為140度。增大前向離心風(fēng)機葉片的出口安裝角,不僅可以提高風(fēng)機的總壓,而且可以增加噪聲,降低風(fēng)機的效率。為了降低設(shè)計風(fēng)機的噪聲值,提高風(fēng)機的效率,選用葉片出口安裝角2aβ為120度。在實際應(yīng)用中,總壓系數(shù)不僅與葉片出口安裝角有關(guān),而且與葉輪的相對幾何尺寸有關(guān)。斜槽風(fēng)機的長葉片吸力面的別離區(qū)開始向葉道出口處偏移,別離區(qū)有所減小,但短葉片的吸力面仍然存在兩個旋渦,但旋渦也有所削弱,因此風(fēng)機在1。通常,風(fēng)扇的比轉(zhuǎn)速用來表示葉輪的不同幾何形式。在風(fēng)機比轉(zhuǎn)速和葉片出口安裝角選擇完畢后,根據(jù)風(fēng)機的統(tǒng)計數(shù)據(jù)繪制了6-41風(fēng)機總壓系數(shù)與葉片出口安裝角(at2~beta_u)曲線的關(guān)系,并進行了計算。已完成風(fēng)機總壓系數(shù)的計算。
在6-41風(fēng)機的改進設(shè)計中,根據(jù)葉輪流道截面逐漸變化的原理,建立了風(fēng)機葉片型面成形的數(shù)學(xué)模型。對設(shè)計的流場進行了計算。計算結(jié)果表明,新設(shè)計的風(fēng)機性能較好。但仍有一些問題需要進一步解決和改進。
1。在6-41風(fēng)機葉片型線設(shè)計中,選擇了葉片安裝角隨葉輪半徑線性變化的規(guī)律進行設(shè)計,但風(fēng)機葉片型線的形成方法有多種形式。本文選擇了一種較為典型的線性成形方法,并取得了較好的效果。因此,可以對離心風(fēng)機葉片型線成形方法進行進一步的研究。
2。通過觀察風(fēng)機設(shè)計工況下葉片通道的流線圖,可以看出設(shè)計風(fēng)機長短葉片吸力面上仍存在一些分離現(xiàn)象。通過查閱文獻,發(fā)現(xiàn)一些流量控制方法可以改善葉片吸力面分離現(xiàn)象。因此,如果合理地將有效的流量控制方法應(yīng)用于設(shè)計風(fēng)機,可以使風(fēng)機的吸入面分離。考慮到后期改善6-41風(fēng)機結(jié)構(gòu)的便利性,葉輪與蝸殼分開嚙合,并在相應(yīng)的表面建立接口進行數(shù)據(jù)交換。性能進一步提高。
3。在數(shù)值計算方面,在計算條件允許的情況下,可以使用更密集的網(wǎng)格和近壁模型。在湍流模型方面,還值得進一步研究,以便在離心風(fēng)機的各種工況下得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。