離心式風(fēng)機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

1、離心式風(fēng)機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 風(fēng)機(jī)是一種通用機(jī)械，在民用，工業(yè)，農(nóng)業(yè)，制造業(yè)，軍事，航空等領(lǐng)域中有著十分廣泛的應(yīng)用。比如工廠、礦井、車輛、船舶和建筑物的通風(fēng)、排塵和冷卻；鍋爐和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng)；谷物的烘干和清選；風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進(jìn)等。以氣體為介質(zhì)，能將機(jī)械能傳遞給氣體，提高氣體的壓力并抽吸或壓送氣體的機(jī)械稱為風(fēng)機(jī)。按照風(fēng)機(jī)的出口氣體壓力來(lái)分，風(fēng)機(jī)包括通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)。按照風(fēng)機(jī)的工作原理來(lái)分，風(fēng)機(jī)有葉輪式和容積式兩種，其中葉輪式風(fēng)機(jī)又可以分為離心式、軸流式和混流式。1、 離心式風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式及主要部件離心式風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，制造方

2、便，其中葉輪和蝸殼常采用鋼板制成，一般采用焊接和鉚接。離心式風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣方式有單側(cè)進(jìn)氣和雙側(cè)進(jìn)氣兩種。根據(jù)使用情況的不同，離心式風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)方式也有很多種：如果風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速相同，可以直接將風(fēng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)軸相連接，如果風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)不同，可以采用帶傳動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)變速。離心式風(fēng)機(jī)主要由葉輪、機(jī)殼、進(jìn)氣箱、前導(dǎo)器、擴(kuò)散器等構(gòu)成。葉輪是風(fēng)機(jī)的心臟部分，它的尺寸、幾何形狀、葉片數(shù)目和制造精度對(duì)離心風(fēng)機(jī)的性能有著重大的影響。葉輪上的主要零件是葉片，離心式風(fēng)機(jī)葉輪的葉片個(gè)數(shù)一般為664片。根據(jù)葉片出口角的不同，可以分為前向葉片、徑向葉片和后向葉片三種。離心式風(fēng)機(jī)的機(jī)殼通常由蝸殼、進(jìn)風(fēng)口和風(fēng)舌等零件

3、組成。其中蝸殼的作用是收集從葉輪出來(lái)的氣體，并將其引到蝸殼的出口。蝸殼的蝸板是一條對(duì)數(shù)螺旋線，為了制造方便，一般將蝸殼設(shè)計(jì)成等寬矩型斷面。 二、我國(guó)離心式風(fēng)機(jī)的發(fā)展歷程我國(guó)的離心式風(fēng)機(jī)的制造與發(fā)展從20世紀(jì)50年代開(kāi)始的，在那個(gè)時(shí)期，我國(guó)的風(fēng)機(jī)需求主要依靠國(guó)外進(jìn)口。到了20世紀(jì)80年代的引進(jìn)吸收和創(chuàng)新階段，我國(guó)離心風(fēng)機(jī)工業(yè)發(fā)生了深刻的變化，國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)在風(fēng)機(jī)制造業(yè)得到了消化，形成了一定的生產(chǎn)能力。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)的風(fēng)機(jī)制造業(yè)不斷發(fā)展壯大，其擔(dān)負(fù)著為石油、化工、農(nóng)業(yè)、煤炭、冶金、電力、礦山、紡織及環(huán)保等工程提供配套離心風(fēng)機(jī)的任務(wù)，基本上可以滿足我國(guó)重大裝備配套的需求。三、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)

4、狀為了改善離心式風(fēng)機(jī)的性能，國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)者對(duì)其做了大量的研究與實(shí)驗(yàn)。 1、通過(guò)優(yōu)化離心風(fēng)機(jī)蝸殼的結(jié)構(gòu)來(lái)提高風(fēng)機(jī)的效率或者減少風(fēng)機(jī)的噪音。南京理工大學(xué)趙德印等人以某款空調(diào)里的離心風(fēng)機(jī)為優(yōu)化對(duì)象，介紹了如何利用蝸殼型線簡(jiǎn)單原理判斷蝸殼好壞，并利用CFD方法對(duì)其流場(chǎng)進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)驗(yàn)找出此離心風(fēng)機(jī)存在的不足。他們根據(jù)改進(jìn)后的等邊基方法重新繪制了蝸殼的型線，并對(duì)新風(fēng)機(jī)做了流場(chǎng)分析，與原風(fēng)機(jī)進(jìn)行了對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：改進(jìn)的等邊基方法設(shè)計(jì)蝸殼型線從產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)際出發(fā)，由空調(diào)的結(jié)構(gòu)尺寸快速確定蝸殼界面張開(kāi)度，從而得到實(shí)際條件下的最優(yōu)蝸殼型線，減少了離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部的氣流損耗及氣流渦流，使出風(fēng)流線更加順暢。由于

5、優(yōu)化了蝸殼內(nèi)部流場(chǎng)，整機(jī)出風(fēng)沙沙聲消失，音質(zhì)體驗(yàn)合格。但是蝸殼改進(jìn)前后電機(jī)的消耗功率無(wú)變化，這是因?yàn)轱L(fēng)葉葉型并未改變，風(fēng)葉實(shí)際做功未增加。西安交通大學(xué)劉曉良, 祁大同等提出尋求蝸殼的最佳寬度是提高離心風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能并降低風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲的方法之一，作者以數(shù)值分析為指導(dǎo), 在改變蝸殼寬度的情況下對(duì)某型號(hào)離心風(fēng)機(jī)的動(dòng)性能和噪聲特性進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)量。試驗(yàn)結(jié)果表明: 在整個(gè)變工況范圍內(nèi), 隨著蝸殼寬度的增加, 離心風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能有所提高, 基頻噪聲有著不同程度的降低, 而渦流噪聲有所增大, 但在常用的大流量和中流量工況范圍內(nèi), 風(fēng)機(jī)的噪聲特性有所改善。2、通過(guò)改進(jìn)離心風(fēng)機(jī)葉輪的結(jié)構(gòu)或者葉片的造型等來(lái)改善風(fēng)機(jī)

6、的性能。離心風(fēng)機(jī)的葉片對(duì)葉輪內(nèi)部流動(dòng)起主要作用，合理的葉輪型式和葉片型線能有效提高離心風(fēng)機(jī)的性能。西北農(nóng)林科技大學(xué)李燕平建立了以風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)流量下的流力損失最小為目標(biāo)函數(shù)，葉輪部分結(jié)構(gòu)參數(shù)為變量的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，借助MATLAB軟件對(duì)葉輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，減少了風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)流量下的流力損失，流力損失由110.13Pa減少為75.51Pa，降低了31.38%。實(shí)驗(yàn)表明在離心風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，優(yōu)化葉輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)可以有效的提高風(fēng)機(jī)的性能。吳讓利等對(duì)某采用雙圓弧葉片的離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比，并在葉輪前盤(pán)形狀、輪蓋和葉片進(jìn)出口安裝角都相同的情況下，分析了采用雙圓弧葉片和等減速葉型的模型風(fēng)機(jī)的性能變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

7、明采用等減速葉輪時(shí)在設(shè)計(jì)流量附近和小流量下能夠很好改善流場(chǎng)流動(dòng)的均勻程度，減輕流道內(nèi)部的流動(dòng)分離現(xiàn)象，提高了風(fēng)機(jī)效率。美國(guó)Kirkhopeh和Wislon運(yùn)用有限元法計(jì)算了葉片輪盤(pán)振動(dòng)特性，采用二節(jié)點(diǎn)單元來(lái)計(jì)算輪盤(pán)，采用梁?jiǎn)卧?jì)算葉片，得到了葉片的低階振型，但卻無(wú)法計(jì)算得到其高階振型。美國(guó)Kwang等人在利用FLUENT軟件數(shù)值模擬計(jì)算離心風(fēng)機(jī)整機(jī)流場(chǎng)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)計(jì)了一種前向葉片，較大程度提高了風(fēng)機(jī)的效率。 四、離心式風(fēng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 1、多翼式離心風(fēng)機(jī)的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣。多翼式離心風(fēng)機(jī)憑借其尺寸小、壓力系數(shù)高、流量系數(shù)大以及噪聲低等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在空調(diào)、換氣扇和抽油煙機(jī)等民用產(chǎn)品領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，以后多翼式離心風(fēng)機(jī)會(huì)朝著微型化、智能化發(fā)展。2、離心風(fēng)機(jī)的研制過(guò)程與流體分析軟件聯(lián)系的越來(lái)越緊密，利用CFD技術(shù)對(duì)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，很大程度上減少了實(shí)驗(yàn)次數(shù)，降低了研發(fā)成本，縮小了研制時(shí)間。3、離心風(fēng)機(jī)的自動(dòng)化調(diào)節(jié)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)已經(jīng)逐步應(yīng)用于風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中，而且還日益廣泛的應(yīng)用在風(fēng)機(jī)的運(yùn)行上，例如：風(fēng)機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置的自動(dòng)化；風(fēng)機(jī)的自動(dòng)啟停；壓力、流量、溫度等參數(shù)的