不锈钢耐高温轴流风机欢迎来电「多图」

为了探索大负荷大流量风机的关键气动设计技术和内部流动机理，本文设计了一台不锈钢耐高温轴流风机，其压力比为1.20，负荷系数为0.83。通过与初步三维设计结果的比较，两种设计方案的气动参数径向分布一致，证实了不锈钢耐高温轴流风机设计过程中S2流面设计的准确性和可靠性。详细研究了流量系数、反力等设计参数的影响规律，给出了相应的选择原则。分析了叶片负荷调节、叶片弯曲和叶片端部弯曲对叶栅流动、级匹配和级性能的影响，给出了高负荷轴流风机三维叶片设计的基本原则。同时，开发了S1流面协同优化方法，取得了较好的效果。降低了定子损耗，增大了风机裕度。高压风机的设计通常采用离心风机，但离心风机存在迎风面积大、流量小、效率低等缺点。针对大流量、高压力比、率的设计要求，如何完成单级轴流设计成为研究的***。长期以来，轴流风机的设计方法得到了发展。从孤立叶型法、叶栅法、降功率法到目前广泛采用的准三维、全三维气动设计方法，甚至到S1流面叶型优化[6]、三维叶型优化、不锈钢耐高温轴流风机三维叶型技术，已经有了大量的研究工作。用于提高设计方法的准确性和快速性。以率、高负荷为设计目标，通过合理选择总体参数，优化了不锈钢耐高温轴流风机流面叶片的初步设计和三维叠加，实现了轴流风机的气动设计。

不锈钢耐高温轴流风机初步设计完成后，本文的气动设计流程在初步设计中进一步优化了S1流面上叶片和叶片的三维叠加，从而完成了详细的气动设计，达到了设计目标。不锈钢耐高温轴流风机初步设计完成后，本文的气动设计流程在初步设计中进一步优化了S1流面上叶片和叶片的三维叠加，从而完成了详细的气动设计，达到了设计目标。除求解三维流场的N-S方程外，其余部分由气动中心自己的程序完成，保证了过程的平稳、快速。流量系数的选择通过改变速度三角形的轴向速度来影响转子和定不锈钢耐高温轴流风机叶片的扩散系数。随着流量系数的增大，定、转子叶片的扩散系数均减小。本文的初步设计方案设置为图3中箭头所示的方案，限制为0.55。同时，不锈钢耐高温轴流风机的流量系数的选择对级效率有影响：级效率随动、静叶进口马赫数的增加而降低；级效率随流量系数的增加而降低，执行机构叶片损失随T进口载荷的增加而增加。转子和定子叶片，而转子叶片进口马赫数略有增加，导致级效率提高；定子进口马赫数随反应性降低而增加，导致定子损失增加。同时，反应性的大小意味着转子和定子叶片需要达到的静压上升的大小。随着反应性的增加，动叶扩压系数增大，静叶扩压系数随反应性的减小而增大。本文选取一定的反应性使转子和定子叶片的扩散系数基本相同。

不锈钢耐高温轴流风机叶尖涡度的增大可以有效地阻碍泄漏流的通过，使不锈钢耐高温轴流风机泄漏流与主流混合造成的损失减小，叶片前缘泄漏量的增加小于中、后缘泄漏量的增加。63m3_s-1流量范围内，总压和效率的平均相对误差分别为3。总体上，漏风量减少，提高了风机的性能。这与参考文献中得到的前、后缘对不锈钢耐高温轴流风机总压损失系数的影响是一致的。随着间隙的逐渐增大，叶顶前部的涡度强度增大，后缘的涡度强度减小，总体变化较小，泄漏量略有增加。叶片吸力前缘中部涡度强度略有增加，沿弦长方向吸力面中部和后部涡度强度基本不变。不锈钢耐高温轴流风机叶片前缘附近的涡度强度急剧增加。这是由于前缘点高度的变化导致的叶尖流动角度的变化。前缘点涡度强度的增加阻碍了吸力面附近的流入，也降低了主流与泄漏流的混合程度。虽然方案6的进风速度有所降低，但由于叶顶和后缘附近的涡度强度降低，不锈钢耐高温轴流风机效率总体降低，相应的泄漏面积和泄漏流量增大。轴向速度分布可以反映转子叶片流道内的流动能力和分离尾迹区的特征。因此，转子叶片出口轴向速度分布的径向分布如图6所示，用于分析流量。由于叶根和叶顶端壁附件的附面层较厚，导致流体流过该区域后的轴向速度较小，而叶顶附件又因泄漏存在使轴向速度进一步减小。

在不锈钢耐高温轴流风机叶片前缘形成了C形轴向速度分布，在翼型阻力的作用下，流入流的轴向速度减小，形成了一个低速区。其它区域的网格划分为动叶区域网格作为参考，采用结构化/非结构化混合网格。吸入面沿转子旋转的相反方向形成横向压力梯度。根据机翼理论，通过吸力面的速度高于通过压力面的速度，吸力面后缘形成高速区。进一步讨论了动叶区中间流动面内的总压力分布。分析了在设计流量下动叶区中流面内的总压分布。由于不锈钢耐高温轴流风机叶片压力面所做的工作，压力面上的总压力明显高于吸力面上的总压力，总压力沿动叶片旋转方向由压力面逐渐下降到吸力面。总压逐渐升高，但吸入面略有变化。这是因为当气流通过叶栅时，从吸力面到相邻叶片压力面的离心力沿叶片高度逐渐增大。为了抵消离心力的影响，将叶片设计为扭曲叶片后，沿叶片高度方向产生横向压力梯度，使两个力达到平衡，吸力面附近有一个负压区。由于不锈钢耐高温轴流风机叶片的吸入面和压力面之间的压差较大，位于压力侧的流体通过叶尖间隙流向吸入面，导致叶尖间隙中的泄漏流。泄漏流与主流相互作用，产生较大的泄漏损失。