改善通風機內(nei) 葉輪流動的方法

　　改善離心通風機內(nei) 葉輪流動的方法

　　葉輪是離心風機的心髒，離心風機葉輪的內(nei) 部流動 是一個(ge) 非常複雜的 逆壓過程 ， 葉輪的高速旋轉和葉道複雜幾何形狀都使其內(nei) 部流動變成了非常複雜的三維湍流流動 。由於(yu) 壓差，葉片通道內(nei) 一般會(hui) 存在葉片壓力麵向吸力麵的二次流動，同時由於(yu) 氣流 90 °轉彎，導致輪盤壓力大於(yu) 輪蓋壓力也形成了二次流，這一般會(hui) 導致葉輪的輪蓋和葉片吸力麵區域出現低速區甚至分離，形成射流—尾跡結構。由於(yu) 射流—尾跡結構的存在，導致離心風機效率下降，噪聲增大。為(wei) 了改善離心葉輪內(nei) 部的流動狀況，提高葉輪效率，一個(ge) 重要的研究方向就是采用邊界層控製方式提高離心葉輪性能，這也是近年的熱點研究方向。

　　2007 年，劉小民等人采用邊界層主動控製技術在壓縮機進氣段選擇性布置渦流發生器，從(cong) 而改變葉輪進口處流場 , 通過數值計算對不同配置參數下離心壓縮機性能進行對比分析。該文章對渦流發生器應用於(yu) 離心葉輪內(nei) 流動控製的效果進行了初步的驗證和研究 , 通過數值分析表明這種方法確實可以改善葉輪內(nei) 部流動 , 達到提高葉輪性能的效果。但是該主動控製技術結構複雜，而且需要外加控製設備和能量，對要求經濟耐用的離心通風機產(chan) 品不具有競爭(zheng) 力。

　　采用邊界層控製方式提高離心葉輪性能的另外一種方法就是 采用自適應邊界層控製技術。1999 年，黃東(dong) 濤等人提出了離心通風機葉輪設計中采用長短葉片開縫方法，該方法 采用的串列葉柵技術， 綜合了長短葉片和邊界層吹氣兩(liang) 種技術的優(you) 點 ，利用邊界層吹氣技術抑製邊界層的增長，提高效率，而且試驗結果表明，該方法可以有效的提高設計和大流量下的風機效率，但對小流量效果不明顯。文獻用此思想解決(jue) 了離心葉輪內(nei) 部積灰的問題。雖然串列葉柵技術在離心壓縮機葉輪內(nei) 沒有獲得效率提高的效果，但從(cong) 文獻內(nei) 容看，估計是由於(yu) 該文作者主要研究的是串聯葉片的相位效應，而沒有研究串聯葉片的徑向位置的變化影響導致的。

　　理論和試驗都表明，離心葉輪的射流尾跡結構隨著流量減小更加強烈，而且小流量時，尾跡處於(yu) 吸力麵，設計流量時，尾跡處於(yu) 吸力麵和輪蓋交界處。為(wei) 了提高設計和小流量離心通風機效率， 2008 年，田華等人提出了葉片開縫技術，該技術提出在 葉輪輪蓋與(yu) 葉片之間 葉片尾部處開縫， 引用葉片壓力麵側(ce) 的高壓氣體(ti) 吹除吸力麵側(ce) 的低速尾跡區， 直接給葉輪內(nei) 的低速流體(ti) 提供能量。在設計流量和小流量情況下，葉輪開縫後葉片表麵分離區域減小，整個(ge) 流道速度和葉輪內(nei) 部相對速度分布更加均勻，且速度明顯減小的結果。這種方法改善了葉輪內(nei) 部流場的流動狀況，達到了提高離心葉輪性能和整機性能的效果，而且所形成的射流可以吹除葉片吸力麵的積灰，有利於(yu) 葉輪在氣固兩(liang) 相流中工作。

　　2008 年，李景銀等人提出在 離心風機輪蓋上靠近葉片吸力麵處開孔的方法，利用蝸殼內(nei) 的高壓氣體(ti) 產(chan) 生射流，從(cong) 而直接給葉輪內(nei) 的低速或分離流體(ti) 提供能量，以減弱由葉輪內(nei) 二次流所導致的射流 - 尾跡結構，並可用於(yu) 消除或解決(jue) 部分負荷時 , 常發生的離心葉輪的積灰問題。通過對離心風機整機的數值試驗，發現 輪蓋開孔後，在設計點附近的風機壓力提高了約 2 ％，效率提高了 1 ％以上，小流量時壓力提高了 1.5 ％，效率提高了 2.1 ％。在設計流量和小流量時，由於(yu) 輪蓋開孔形成的射流，可以明顯改善葉輪出口的分離流動，減小低速區域，降低葉輪出口處的最高速度和速度梯度，從(cong) 而減弱了離心葉輪出口處的射流—尾跡結構。此外，沿葉片表麵流動分離區域減小，壓力增加更有規律。輪蓋開孔方法可以提高設計流量和小流量下的閉式離心葉輪性能和整機性能，如果結合離心葉輪串列葉柵自適應邊界層控製技術，有可能全麵提高離心葉輪性能。