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1 氣動(dòng)設(shè)計(jì)分析

根據(jù) Eck 理論[1]、風(fēng)機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)[2-3]、整機(jī)流場(chǎng)數(shù)值模擬[3-4] 、變工況性能數(shù)值預(yù)估[5]以及小比轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)流量的選擇[6-7] 等經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為用戶設(shè)計(jì)要求會(huì)帶來以下幾個(gè)需要解決的問題。

( 1 ) 特高比轉(zhuǎn)速帶來的特大流量、低全壓使葉輪進(jìn)口直徑和寬度增大、葉輪通道變短，這樣進(jìn)風(fēng)口出口段、葉輪進(jìn)口段和葉輪內(nèi)流動(dòng)擴(kuò)壓增大，同時(shí)也使蝸殼螺旋角和寬度增大，不僅使蝸殼流道內(nèi)的擴(kuò)壓增大，擴(kuò)壓引起分離，會(huì)大大降低葉輪效率，也使蝸殼和進(jìn)風(fēng)口損失增大，很難有好的風(fēng)機(jī)性能。同時(shí)，由于分離流嚴(yán)重，必須采用 RNG 湍流模式數(shù)值模擬，即使這樣，性能預(yù)估的精度也大為下降，增加了氣動(dòng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化的困難。

( 2 ) 對(duì)于高比轉(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)，如采用用戶要求的設(shè)計(jì)流量進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)工況的效率不是最高，最高效率點(diǎn)的流量比設(shè)計(jì)流量低，變工況曲線向小流量偏移，大流量性能差，所以需要提高設(shè)計(jì)流量來進(jìn)行氣動(dòng)設(shè)計(jì)，我們稱它為選擇流量設(shè)計(jì)，選擇流量設(shè)計(jì)的好處是比一般按用戶設(shè)計(jì)流量設(shè)計(jì)可增多葉輪進(jìn)口直徑和葉片出口角 2 個(gè)優(yōu)化參數(shù)。對(duì)于特高比轉(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)帶來的這種性能曲線偏移更大，但缺乏這種選擇流量設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，數(shù)值模擬精度又不夠，不僅增加氣動(dòng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化的難度，也特別需要性能試驗(yàn)來提供數(shù)據(jù)。

( 3 ) 3-108 風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中，需要的幾個(gè)重要的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)如進(jìn)口加速系數(shù)、進(jìn)口角、葉輪進(jìn)出口寬度比、葉輪前盤、進(jìn)風(fēng)口圓弧和蝸殼螺旋角等會(huì)有很大不同，特別是進(jìn)口加速系數(shù)會(huì)很小，但我們?nèi)狈μ卮蟊绒D(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，不敢冒然使用，但又必須開創(chuàng)先例，否則就沒有特色。

2 　首輪 3-108 № 8 樣機(jī)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)

首先確定選擇的設(shè)計(jì)流量和全壓。參考 4-73 改型的選擇流量和用戶設(shè)計(jì)流量比值，考慮到 4-73 改型的預(yù)估全壓和試驗(yàn)全壓的差別，通過選擇 3 個(gè)設(shè)計(jì)流量 29500m3 /h 、 31500m3 /h 和 32500m3 /h ，對(duì)應(yīng)不同的全壓，經(jīng)過多次整機(jī)變工況性能數(shù)值預(yù)估，最終確定首輪選擇設(shè)計(jì)流量為 31500m3 /h ，選擇全壓為 1420Pa 進(jìn)行氣動(dòng)設(shè)計(jì)，這樣其變工況性能數(shù)值預(yù)估得到的最佳效率點(diǎn)接近廠方設(shè)計(jì)工況流量，且其數(shù)值預(yù)估全壓能達(dá)到廠方要求的全壓。

3 　第二輪 3-108 № 8 樣機(jī)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)

第二輪樣機(jī)設(shè)計(jì)改進(jìn)方向：利用選擇流量設(shè)計(jì)在滿足用戶設(shè)計(jì)流量時(shí)的全壓要求下盡量提高效率，并使大流量區(qū)性能曲線比較平坦，用戶設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)流量點(diǎn)的效率盡量接近最佳效率。