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叶轮、蜗壳和集热器是离心风机的三个主要部件。下面详细介绍了各构件及主要结构参数的研究进展。离心风机叶轮的主要结构参数有:叶轮出口直径、叶轮出口宽度、叶轮进口直径、离心风机叶轮进口宽度、叶片数、叶片进出口安装角度。对于风机的整体性能,除叶轮结构参数外,叶轮叶型直接影响风机叶片通道内的流动特性,对风机的总压和效率等性能参数也有很大的影响。目前离心风机叶片型线主要有单圆弧叶片、双圆弧拼接叶片、S型叶片和等减速流型叶片。此外,学者们还研究了三维叶片技术和扭叶片。根据叶片出口安装角度的不同,叶片的安装方式有三种:前向、径向和后向。许多学者对上述叶片型线的性能进行了大量的研究,并深入分析了不同叶片结构的优缺点。对单圆弧叶片和恒减速叶片离心风机的内部流动特性进行了实验研究。结果表明,等减速流型的叶轮不仅使叶轮通道内的压力梯度变化更为规律,而且有效地削弱了离心风机叶轮出口的射流尾流结构,从而有效地降低了离心风机的流量损失、扩散损失和出口。与单圆弧叶片相比,有效地提高了混合损失的效率。研究结果表明,离心风机叶片结构复杂,不仅使风机难以加工,而且增加了风机内部的流动损失,降低了风机的效率。
离心风机基于LSSVM算法建立了矿井离心风机性能预测模型。采用LHS方法对矿用离心风机进行了实验数据采集,进一步降低了建模成本,提高了建模精度。通过实例验证了该方法的有效性。然而,在实际生产中也有许多类似的离心风机。尽管它们的大小、结构和速度不同,但它们遵循相似的机制。因此,如何利用现有的相似离心风机数据建立现有的离心风机模型成为下一个研究方向。根据天蝎科鱼类的运动姿态和涡流特性,设计了一种离心风机叶片,用于模拟鱼类的弯曲姿态。离心风机采用数值模拟的方法,研究了传统的单圆弧原型叶片和鱼状叶片对多翼离心风机气动性能和噪声的影响。为了保证离心风机工作的可靠性,风机的前盖与集流器之间和蜗壳与转轴之间,都要保持必定的空隙。通过可视化分析,发现在鱼状叶片的过流过程中,涡流强度明显小于原型风机,流场分布更加均匀。鱼状叶片的使用有效地减小了风机蜗壳舌处的压力波动,削弱了叶片与蜗壳舌间的非定常相互作用。风机气动噪声计算分析结果表明,单弧原型叶片的风机噪声频率分布在中低频段,离心风机鱼形叶片的风机噪声频率主要分布在中频段,说明离心风机噪声频率分布规律和噪声特性两个风扇的启动路径不同。数值计算结果表明,鱼状叶片多叶离心风机的气动性能有了明显的改善,风量增加了12.5%,效率提高了5.65%,测点平均噪声降低了2.78db。
叶片形状优化对离心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。由于气体通道的粘性和形状不同,在整个流动过程中存在摩擦损失和涡流损失(边界层分离、二次流、尾流损失等)。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。
离心风机具有体积小、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。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,对离心风机进行结构优化越来越受到人们的关注。同时,为了提高风机出口挡板的密封性,对风机出口挡板、进口挡板和执行机构进行更换,以提高风机的效率。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。