離心風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于冶金、化工、鋼鐵、水泥等重工業(yè)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是整體結(jié)構(gòu)緊湊，葉輪寬徑比小，內(nèi)、外徑比小，長、短葉片分布均勻，壓力系數(shù)高，流量系數(shù)小，9-16離心風(fēng)機(jī)，因此常用于高壓、小流量場合。針對風(fēng)機(jī)效率低、加工工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)，6-41離心風(fēng)機(jī)，提出了一種改進(jìn)的風(fēng)機(jī)效率設(shè)計(jì)方案，并采用CFD數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行了分析驗(yàn)證。

本文對風(fēng)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)和設(shè)計(jì)的主要思路是利用N-S方程和SSTK-U湍流模型計(jì)算斜槽風(fēng)機(jī)樣機(jī)的流量。數(shù)值計(jì)算結(jié)果與原始測量數(shù)據(jù)吻合較好，證明了該計(jì)算模型和數(shù)值計(jì)算方法的可行性。通過對離心風(fēng)機(jī)不同截面的等值線和流線的觀測，分析了葉輪通道內(nèi)流動損失的原因。通過控制葉片吸力面邊界層的分離，降低了風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流動損失。針對風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動狀況，提出了三種不同的改進(jìn)方案。在改進(jìn)方案不能滿足性能要求的情況下，對風(fēng)機(jī)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。為了使風(fēng)機(jī)葉片通道內(nèi)的流動更加合理，根據(jù)葉輪通道截面面積逐漸變化的原理，建立了風(fēng)機(jī)葉片型線形成的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)該數(shù)學(xué)模型完成了風(fēng)機(jī)葉片型線的設(shè)計(jì)。風(fēng)機(jī)葉片的設(shè)計(jì)采用“雙圓弧”成形方法，不僅簡化了風(fēng)機(jī)的加工工藝，供應(yīng)離心風(fēng)機(jī)，而且使風(fēng)機(jī)的總壓力提高到5257pa，效率提高到68%。后介紹了離心風(fēng)機(jī)的瞬態(tài)計(jì)算方法，分析了瞬態(tài)計(jì)算中時(shí)間步長的選擇原則。采用瞬態(tài)數(shù)值方法對新設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動進(jìn)行了數(shù)值模擬。在瞬態(tài)計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定后，離心風(fēng)機(jī)采用FW-H模型計(jì)算了設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的氣動噪聲，聊城離心風(fēng)機(jī)，遠(yuǎn)場噪聲值為58dB。

一臺帶有循環(huán)通道和擴(kuò)散器的后向離心風(fēng)機(jī)的噪聲值。利用FW-H噪聲計(jì)算模型和實(shí)驗(yàn)方法，得到了風(fēng)機(jī)葉片和擴(kuò)壓器表面的表面力脈動和垂直速度。得到了噪聲計(jì)算所需的數(shù)據(jù)，成功有效地完成了風(fēng)機(jī)噪聲預(yù)測任務(wù)。離心風(fēng)機(jī)在瞬態(tài)流場穩(wěn)定后，用ffowcs-williams-hawkings方程計(jì)算設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的氣動噪聲，該方程主要描述了流場與動壁相互作用產(chǎn)生的氣動噪聲。在聲學(xué)模擬理論的基礎(chǔ)上，得到了運(yùn)動固體邊界與流體相互作用產(chǎn)生的噪聲。方程右邊的三個(gè)項(xiàng)分別代表流體。流體邊界處的位移噪聲、波動噪聲和體積噪聲分別屬于單極源、偶極源和四極源。本文計(jì)算的流體是不可壓縮的，單極和四極的源項(xiàng)可以忽略不計(jì)。離心風(fēng)機(jī)噪聲的計(jì)算和結(jié)果分析表明，在設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)出口外的計(jì)算區(qū)，有1100Hz的聲壓峰值，聲壓值為58dB。噪聲觀測點(diǎn)在距葉輪旋轉(zhuǎn)中心2米4米處產(chǎn)生。風(fēng)機(jī)噪聲值的計(jì)算表明，1100Hz時(shí)有一個(gè)聲壓峰值。在遠(yuǎn)場噪聲計(jì)算中，隨著受流點(diǎn)到葉輪中心距離的增加，風(fēng)機(jī)噪聲值呈下降趨勢。

離心風(fēng)機(jī)葉輪由若干結(jié)構(gòu)參數(shù)組成，這些參數(shù)對離心風(fēng)機(jī)的性能有著重要的影響。相似原理在風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用，極大地促進(jìn)了風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)。在風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中，根據(jù)相似原理，可以選擇現(xiàn)有的風(fēng)機(jī)或經(jīng)過試驗(yàn)的機(jī)型進(jìn)行相似設(shè)計(jì)，以保證風(fēng)機(jī)達(dá)到預(yù)期效果。在沒有合適、的風(fēng)機(jī)或模型的情況下，可以根據(jù)離心風(fēng)機(jī)相似原理制作模型，然后將模型試驗(yàn)的結(jié)果轉(zhuǎn)換為機(jī)器的實(shí)際結(jié)果，完成風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)。然而，相似原理的應(yīng)用必須嚴(yán)格滿足幾何相似、運(yùn)動相似和動態(tài)相似等相似條件?？梢钥闯?，在相同的條件下，通過風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與葉輪出口直徑的比值，可以得到風(fēng)機(jī)流量、靜壓、總壓和內(nèi)功率的比例關(guān)系。然而，當(dāng)只改變?nèi)~輪結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，改進(jìn)后的風(fēng)機(jī)與原型風(fēng)機(jī)的相似性將不能得到滿足。因此，本文通過改變離心風(fēng)機(jī)葉輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)和數(shù)值計(jì)算方法，對改進(jìn)后的風(fēng)機(jī)性能進(jìn)行了評價(jià)和分析。離心風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑?900轉(zhuǎn)/分斜槽離心風(fēng)機(jī)，傳動方式為A型傳動。斜槽離心風(fēng)機(jī)主要由葉輪、蝸殼和集熱器組成。葉輪由前、后、葉片三部分組成。前盤為錐形弧。葉輪直徑480mm，葉片數(shù)20片。短刃10片，長刃10片，分布均勻。短葉片為截短半徑的前葉片，其余部分與長葉片結(jié)構(gòu)相同，所有葉片出口安裝角度為140度。葉輪圖如圖3.1所示。蝸殼為矩形截面，寬度為69mm。

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