收縮角對無葉風扇性能的影響

收縮角對無葉風扇性能的影響

為了進一步研究收縮角對無葉風扇出風效果的影響,最終確定收縮面形式,本文在其他結構參數(shù)不變的前提下又設計了兩種夾角:10°和30°。圖2.18為不同0下距風扇前1m處最大風速和1m處主風區(qū)面積的對比圖,由圖可以看出隨著e增大,出風口前Im處最大風速逐漸增大,但是主風區(qū)面積卻逐漸減小,所以不能過于追求最大速度而忽視感風面積,0存在一個最佳值。

圖2.19為不同收縮角e下風扇出風口前1 m處總風量對比圖,由圖可以看出隨著0增大,通過Im處截面總風量逐漸降低,這與圖2.18中Im處主風區(qū)面積變化趨勢相同。這主要是因為0增大,無葉風扇前Im處聚風效果明顯,主風區(qū)與周圍空氣接觸面積減小,空氣帶動能力降低。由圖還可以看出隨0增大,4 m處截面總風量先增后減,在20°時風量最大,這是因為遠場流量主要是由中心最大風速和主風區(qū)面積共同決定,最大風速越大,與周圍空氣速度梯度越大,空氣帶動效果越好,主風區(qū)面積越大,與周圍空氣接觸面積增大,帶動效果越好,而這兩者與e存在相反關系,綜合結果是e為20°時遠場風量最大,即無葉風扇風量放大效果最佳,Im前風量放大14倍,4 m前風量放大44倍。因此,選擇e為20°的無葉風扇為最終方案。

2.4入口速度環(huán)量對無葉風扇性能的影響

上文無葉風扇的研究基于進口氣流速度方向垂直于風扇進口,這就要求與之配套的風機出口無速度環(huán)量。而做到風機出口速度完全無環(huán)量,難度較大。本節(jié)將討論不同入口速度環(huán)量對無葉風扇性能的影響,為下文風機后置導葉設計提供參考,在保證進口流量不變的同時,增加進口旋轉(zhuǎn)速度分量。圖2.20為入口速度包含不同旋轉(zhuǎn)速度分量時無葉風扇1m前最大風速以及無葉風扇壓阻的變化圖,研究對象依然是收縮角為20°的無葉風扇。

由上圖可以看出,隨著入口旋轉(zhuǎn)分量的增加,無葉風扇Im前最大速度先保持不變,后減小,這主要是因為石家莊風機隨著旋轉(zhuǎn)分量的增加,無葉風扇內(nèi)部流動更加復雜,影響出風匯聚效果;而無葉風扇壓阻變化趨勢則與之相反,但旋轉(zhuǎn)分量小時,壓阻變化不大。由圖可以說明無葉風扇入口可以存在旋轉(zhuǎn)分量,當不超過一定值時對無葉風扇性能基本無影響,在本例中臨界旋轉(zhuǎn)分量為2.9 m/s。

2.5小結

本章闡述了具有收縮內(nèi)表面無葉風扇的設計思路,以此為依據(jù)設計了一款小間隙無葉風扇;對無葉風扇流場特性進行數(shù)值研究,驗證了設計思路的可行性,為新型無葉風扇設計提供了參考。同時本章還研究了收縮角、進口速度環(huán)量對無葉風扇性能的影響,得到以下結論:

(1)隨著收縮角e增大,小間隙無葉風扇出風口前m截面處最大速度逐漸增大,但是主風區(qū)面積卻逐漸減小;另外隨著0增大,無葉風扇出風口前Im處截面總風量逐漸降低,而4m處截面總風量則先增后減,在20°時風量最大,綜合考慮各項指標,e為20°的無葉風扇性能最佳;

(2)隨著入口旋轉(zhuǎn)分量的增加,無葉風扇Im前最大速度先保持不變,后減小;并且旋轉(zhuǎn)分量小時,無葉風扇壓阻變化芯片解密不大。這說明不超過一定值時無葉風扇入口旋轉(zhuǎn)分量對無葉風扇性能影響較小。