離心式通風(fēng)機(jī)作為流體機(jī)械的一種重要類型，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各個部門, 是主要的耗能機(jī)械之一，也是節(jié)能減排的一個重要研究領(lǐng)域。研究過程表明：提高離心通風(fēng)機(jī)葉輪設(shè)計水平,是提高離心通風(fēng)機(jī)效率、擴(kuò)大其工況范圍的關(guān)鍵。本文將從離心通風(fēng)機(jī)葉輪的設(shè)計和利用邊界層控制技術(shù)提高離心通風(fēng)機(jī)葉輪性能這兩個方面，對近年來提出的提高離心通風(fēng)機(jī)性能的方法和途徑的研究進(jìn)行歸納分析。

　　離心通風(fēng)機(jī)葉輪的設(shè)計方法簡述

　　如何設(shè)計高效、工藝簡單的離心通風(fēng)機(jī)一直是科研人員研究的主要問題，設(shè)計高效葉輪葉片是解決這一問題的主要途徑。

　　葉輪是風(fēng)機(jī)的核心氣動部件，葉輪內(nèi)部流動的好壞直接決定著整機(jī)的性能和效率。因此國內(nèi)外學(xué)者為了了解葉輪內(nèi)部的真實流動狀況，改進(jìn)葉輪設(shè)計以提高葉輪的性能和效率，作了大量的工作。

　　為了設(shè)計出高效的離心葉輪, 科研工作者們從各種角度來研究氣體在葉輪內(nèi)的流動規(guī)律, 尋求優(yōu)良的葉輪設(shè)計方法。 早使用的是一元設(shè)計方法[1]，通過大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和一定的理論分析，獲得離心通風(fēng)機(jī)各個關(guān)鍵截面氣動和結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇規(guī)律。在一元方法使用的初期，可以簡單地通過對風(fēng)機(jī)各個關(guān)鍵截面的平均速度計算，確定離心葉輪和蝸殼的關(guān)鍵參數(shù)，而且一般葉片型線采用簡單的單圓弧成型。這種方法非常粗糙，設(shè)計的風(fēng)機(jī)性能需要設(shè)計人員有非常豐富的經(jīng)驗，有時可以獲得性能不錯的風(fēng)機(jī)，但是，大部分情況下，設(shè)計的通風(fēng)機(jī)效率低下。為了改進(jìn)，研究人員對葉輪輪蓋的子午面型線采用過流斷面的概念進(jìn)行設(shè)計[2-3] ，如此設(shè)計出來的離心葉輪的輪蓋為兩段或多段圓弧，這種方法設(shè)計的葉輪雖然比前一種一元設(shè)計方法效率略有提高，但是該方法設(shè)計的風(fēng)機(jī)輪蓋加工難度大，成本高，很難用于大型風(fēng)機(jī)和非標(biāo)風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)。另外一個重要方面就是改進(jìn)葉片設(shè)計，對于二元葉片的改進(jìn)方法主要為采用等減速方法和等擴(kuò)張度方法等[4]，還有采用給定葉輪內(nèi)相對速度W沿平均流線m分布[5]的方法。等減速方法從損失的角度考慮，氣流相對速度在葉輪流道內(nèi)的流動過程中以同一速率均勻變化，能減少流動損失，進(jìn)而提高葉輪效率;等擴(kuò)張度方法是為了避免局部

　　地區(qū)過大的擴(kuò)張角而提出的方法。給定的葉輪內(nèi)相對速度W沿平均流線m的分布是通過控制相對平均流速沿流線m的變化規(guī)律，通過簡單幾何關(guān)系，就可以得到葉片型線沿半徑的分布。以上方法雖然簡單，但也需要比較復(fù)雜的數(shù)值計算。

　　隨著數(shù)值計算以及電子計算機(jī)的高速發(fā)展，可以采用更加復(fù)雜的方法設(shè)計離心通風(fēng)機(jī)葉片。苗水淼等運用“全可控渦”概念[6],建立了一種采用流線曲率法在葉輪流道的子午面上進(jìn)行葉輪設(shè)計的設(shè)計方法,該方法目前已經(jīng)推廣至工程界,并已經(jīng)取得了顯著效果[7]。但是此方法中決定葉輪設(shè)計成功與否的關(guān)鍵,即如何給出子午流面上葉片渦的合理分布。這一方面需要具有較豐富的設(shè)計經(jīng)驗;另一方面也需要在設(shè)計過程中對設(shè)計結(jié)果不斷改進(jìn)以符合葉片渦的分布規(guī)律,以期 終設(shè)計出高效率的葉輪機(jī)械。對于整個子午面上可控渦的確定，可以采用rCu沿輪盤、輪蓋的給定，可以通過線性插值的方法確定rCu在整個子午面上的分布[8-9]，也可以通過經(jīng)驗公式確定可控渦的分布[10]，也有利用給定葉片載荷法[11]設(shè)計離心通風(fēng)機(jī)的葉片。以上方法都是采用流線曲率法，設(shè)計出的是三元離心葉片，對于二元離心通風(fēng)機(jī)葉片還不能直接應(yīng)用。但數(shù)值計算顯示，離心通風(fēng)機(jī)的二元葉片內(nèi)部流動的結(jié)構(gòu)是更復(fù)雜的三維流動。因此，如何利用三維流場計算方法進(jìn)一步來設(shè)計高效二元離心葉輪是提高離心通風(fēng)機(jī)設(shè)計技術(shù)的關(guān)鍵。

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