叶片形状优化对4-73风机金属叶轮稳定运行的影响
叶片的结构优化对离心风机金属叶轮平稳运行有着重要的影响。目前很多学者研究了叶片出口安装角的结构优化以及叶片高度的结构优化，但是对于叶片形状的结构优化研究得较少。气流在叶片的不同区域的流动有很大的不同。在叶轮前盘，气流的流动方式主要是轴向流动。在叶轮的中后盘，气流的流动方式主要是径向流动。通过建立离心风机几
4-73风机
叶片形状优化对4-73风机金属叶轮稳定运行的影响
叶片的结构优化对离心风机金属叶轮平稳运行有着重要的影响。目前很多学者研究了叶片出口安装角的结构优化以及叶片高度的结构优化，但是对于叶片形状的结构优化研究得较少。气流在叶片的不同区域的流动有很大的不同。在叶轮前盘，气流的流动方式主要是轴向流动。在叶轮的中后盘，气流的流动方式主要是径向流动。通过建立离心风机几何模型和数值模型,并施加边界条件，利用Fluent软件对加米字圆弧集流器和普通圆弧集流器离心风机进行了整机内部流场数值模拟，采用Tecplot软件进行后处理，显示同流量下离心风机的压力云图。通过这种方式，达到叶轮前盘向中后盘送风，使叶轮中后盘出风的目的。由此可见，通过对叶片形状进行优化设计，可以在一定程度上增加叶片的送风量以及有效通道的宽度，使得离心风机的效率得到提高，从而保证金属叶轮的平稳运行。
4-73风机具有体积小、压力系数高等一系列优点，在工业、农业等各个领域都得到广泛应用，是人们生产生活中必不可少的一种机器设备。另外，为了方便模型的建立，在尽量减小数值模拟误差的前提下对电动机结构进行一定程度的简化，。离心风机主要由集流器、蜗壳、电机以及叶片四个部件组成。各部件的结构优化对离心风机金属叶轮稳定运行起着重要的作用。随着科学技术的发展以及生活水平的提高，对4-73风机进行结构优化越来越受到人们的关注。因此本文通过对集流器优化、蜗壳优化、电机优化以及叶片形状进行优化，来观察结构优化之后的离心风机对金属叶轮稳定运行的影响，以促进离心风机的生产工作朝着更完善、更健康的方向发展。
针对4-73风机有无进气箱两种结构形式，建立了两种计算模型，利用CFX 软件对两种模型进行数值模拟，研究其内部三维流场特性，基于数值模拟结果分析了进气箱对离心风机的性能影响。一般来讲，大型高速风机轴承采用轴瓦，润滑采用润滑油强制喷射润滑，高速旋转的主轴悬浮于油膜上，正常工况时振动很低。数值模拟结果表明：加进气箱后，离心风机的全开流量与压力有所降低，缩短了有效工作区域；在4-73风机内部叶轮进口处产生涡旋现象，堵塞了叶轮流道，使风机的效率和压力降低。数值模拟结果与实验测试值对比是比较吻合。进气箱是离心风机重要的组成部分，主要应用于大型离心风机与双吸离心风机。进气箱在其出口处气体发生近90°转弯，内部流场十分复杂，并造成很大的流动损失。其出口速度的不均匀性对4-73风机性能影响明显，有必要对其特性进行研究。A.G.Sheard通过研究加进气箱的通风机，在4-73风机叶轮进口加导流板控制叶轮进口的非均匀气流，结果表明在叶轮进口加导流板能够提高风机的全压，并得出了叶片根部断裂的原因。使用三维粒子动态分析仪（3D-PDA）对大型风机进气箱内部三维气体流场进行测量，揭示了其内部流动的基本特征，为了解进气箱流场结构和流动机理提供了依据。
为改善4-73风机受气体粘性影响导致流动分离加剧的现象，在传统蜗壳型线设计理论的基础上，研究气体粘性力矩对蜗壳壁线分布的影响，并采用动量矩修正方法对其进行改型设计。取点方法：在截面中心为轴心，周边均匀取了20个点，之后计算取其平均值，可以看出，同流量下，加米字形集流器的静压和全压差分别为-4389。另外，为真实反映风机内流场分布情况，在标准k-ε 计算模型的扩散项中加入粘性应力作用，使其高计算误差降低至3%。对比分析改型前后风机数值模拟计算和试验测量结果可知，采用修改的k-ε 模型进行计算发现改型后风机内旋涡强度减小，蜗壳出口靠近蜗舌处流动分离得到改善。试验结果表明：改型4-73风机出口静压提升约25Pa，较大全压效率较原型机提升约10%。
同时，由于蜗壳张开度扩大能够抑制流动分离，使蜗舌附近区域的旋涡强度及其影响区域减小，从而有效地降低了多翼离心风机噪声2.5dB。在实际工作中，不能孤立、片面地把振动的原因归结于某一项因素，也有可能是这四种因素共同作用的结果。多翼离心风机广泛应用于国民经济的各个领域，是工业生产中主要耗能设备之一，蜗壳作为离心风机中不可或缺的基本元件，其结构的不对称性及内部流动的复杂性会对叶轮出口气流角造成较大影响，使其沿圆周方向呈现出明显的不对称性。而在风机实际运行过程中，4-73风机叶轮出口气流与蜗壳壁面间存在强烈的非定常干涉，使得蜗壳壁面成为风机的主要噪声源。因此提高蜗壳型线设计水平，不仅能改善风机气动性能，还能达到降低噪声的效果。目前国内外学者对离心风机蜗壳型线的研究，主要集中在寻找能真实反映蜗壳内流体流动状态的设计方法。
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