轮盖开孔的离心风机流场研究
发表时间：2018-11-22 15:35 | 点击率：
离心风机 提出的在离心风机轮盖上靠近叶片吸力面处开孔的方法, 可利用蜗壳内的高压气体产生射 流, 从而直接给叶轮内的低速或分离流体提供能量, 离心风机以减弱由叶轮内二次流所导致的射流-尾迹结 构, 并可用于消除或解决部分负荷时常发生的离心叶轮的积灰问题. 通过对离心风机整机的数值实 验发现, 轮盖开孔后, 在设计点附近的风机压力提高了约 2% , 全压效率提高了 1% 以上, 小流量时 压力提高了 11 5% , 全压效率提高了 21 1%. 进一步的流场分析表明, 在设计流量和小流量时, 由于 轮盖开孔形成的射流可以明显改善叶轮出口的分离流动, 减小低速区域, 降低叶轮出口处的最高速 度和速度梯度, 从而减弱离心叶轮出口处的射流-尾迹结构. 此外, 沿叶片表面流动分离区域减小, 压力增加更有规律. 所提方法可以提高设计流量和小流量下的闭式离心叶轮性能和整机性能, 结合 其他离心叶轮自适应边界层控制技术, 可全面提高离心叶轮的性能.离心式叶轮的内部流动非常复杂, 叶片通道内 存在着叶片压力面向吸力面的二次流动, 同时由于 气流 90b转弯, 导致轮盘压力大于轮盖压力也形成 了二次流, 这一般会引起叶轮的轮盖和叶片吸力面 区域出现低速区甚至分离, 形成射流-尾迹结构, 从 而导致离心风机全压效率下降 , 噪音增大, 并且容 易在低速或分离区积灰 .
为了减弱离心风机叶轮内的射流-尾迹结构, 提 高风机性能和扩大稳定工况范围, 目前的热点研究 均采用射流、涡流等流动控制方法. 如通过采用串列 叶片技术[在叶轮内形成射流, 可明显提高离心风 机的全压效率和全压, 特别是大流量的性能, 但实验 显示小流量的性能基本没有改善; 同时, 采用类似的 结构还可以有效地防止叶片积灰, 但这种结构在 离心压缩机叶轮的数值计算中没有得到性能改进的 结果 , 分析原因可能在于该文献的主要注意力是 放在串列叶片的时序效应的研究, 而没有研究串列 叶片的串列位置. 另外, 也有采用射流( 也可称为涡 流发生器) 在离心叶轮前缘轮盖处引入连续射流和 脉冲射流的方法来消除叶轮进口处的流动分离 , 以及改善小流量时的叶轮内部流动, 但该种方法 采用主动控制技术, 结构复杂. 本文提出在离心叶轮轮盖上直接开孔, 从而可 以利用离心叶轮内外压力差, 在轮盖上靠近叶片吸 力面处直接引入一股射流, 为低速或分离区域的流 体提供能量, 从而减弱和消除分离或低速区域, 同时 可消除或解决部分负荷时常发生的离心通风机的叶 轮积灰问题 , 以提高叶轮性能.
