轴流风机设计参数影响的研究
随着轴流式通风机应用越来越广泛、应用的场合越来越多,相应地对轴流式通风机的性能要求也越来越高,例如要求轴流式通风机在保证大流量的前提下提供高压头,即高压轴流通风机。目前,传统的轴流式通风机计方法有变环量方法和等环量方法。利用等环量方法设计的风机,叶片扭曲比较强烈,不利于叶轮的加工制造;另外,与等环量设计方法比,变环量设计方法可以增加叶片根部以外截面的做功能力,获得更高的压力。基于上述原因,以变环量方法设计的R级或者R S级轴流风机应用比较广泛。本文中的研究对象即为R S级轴流风机,釆用的风机设计方法为改进的变环量设计方法。
3.1轴流风机动叶设计方法介绍
国内外轴流风机设计中通常采用孤立翼型法。翼型是指叶片沿介质流动方向的横截面几何形状。比较常用的翼型有RAF-6E翼型、CLARKY翼型,LS翼型和圆弧板翼型等。为了获得这些孤立翼型的性能曲线,需要将这些翼型的叶片放置到风洞中,进行咬风实验。面根据孤立翼型设计方法设计的轴流风机叶片,在截面上只是对现有翼型在弦长和厚度方向上的放大和缩小。随着计算流体力学商业软件的成熟和高性能计算机的发展,很多人通过模拟实验的方法对风机设计方法进行了改进,并取得了较好的效果。本文所釆用的就是一种通过改变孤立翼型的中线来构造翼型的改进的变环量设计方法[53】,该设计方法是基于800mm高压轴流风机设计提出的,而在本文中涉及不同直径的风机,需对该设计方法在不同设计参数情况下进行验证。
该风机叶片设计方法基本思路:以CLARKY翼型为基础,通过控制载荷法构造出新的型中线,将基本翼型的厚度乘以比例系数之后加到翼型中线两侧,从而得到翼型轮 ,通过沿叶片高度方向选取五个截面,用同样的方法构造五个截面的翼型,进而得到叶片形状。
3.1.1翼型中线构造
翼型中线的构造采用离心压缩机叶片型线设计方法中的控制载荷法,通过三角形卸载方法,控制叶片截面上进口面和出口面之间旋绕速度AC'《沿着翼型中线的分布。另外,将每个翼型截面的安装角《设为进口气流角/^1。这样构成的叶片II型中线前段的几何角增长快,翼型中线的后段几何角增长较慢,从而使叶片翼型后端弯曲较小[531。图3.1为用控制载荷法设计的叶片五个截面的翼型。
从图中可以看出,五个翼型截面的弯曲程度不大,II型后端变化平缓。五个截面的空间扭曲不强烈,这样便于叶片的制造加工。