串列葉柵葉片周向相對位置對風機性能的影響(2)

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2模擬結果與分析

本文分別計算了位置0下，轉速為2 100r/min、1 800r/min和1 500r/min的風機性能曲線，同時計算了位置1、2、3下，轉速為2 100 r/min的風機性能曲線。分別將所得的六條風機性能曲線編號為0-2100、0-1800、0-1500、1-2100、2-2100和3-2100。前面數字代表前后葉片的相對位置關系，后面數字代表轉速。觀察圖4和圖5可以發現，當動葉處于位置0時，隨著風機轉速的下降，壓比和流量都逐漸下降，在流量壓比圖中向左下方大幅移動，低轉速下的最高效率點效率略有下降。在轉速2 100r/min下，當后葉片從位置0移動到位置3時，由風機的性能曲線可以看出，風機的壓比和流量隨之下降，其變化規律類似于調節風機轉速，但變化范圍相對較小。此過程中，風機效率略有降低，但穩定工作范圍有較為明顯的增加。可以看出，改變串列動葉的前后葉片周向相對位置可以產生同調節風機轉速類似的效果。同時，串列動葉的兩排葉片周向相對位置對風機穩定工作范圍有較大影響，合理選擇該參數有助于擴大風機穩定工作范圍。

2.1前后葉片周向相對位置對葉片負荷的影響

圖6為在近設計工況（背壓106kPa）和大流量工況（背壓102kPa)下，前后葉片不同相對位置，葉片不同葉高處的表面靜壓分布圖。計算的工況對應了圖4風機特性線中圈內的八個工況點。在背壓106kPa和102kPa兩個工況下，位置0和位置1、2、3的動葉負荷分布有著明顯差異，而1、2、3三個位置的負荷分布特性更為接近。這是由于位置0處，后葉片在前葉片的尾跡區內，同時，前葉片和后葉片的狹縫所產生的射流作用對后葉片吸力面流動的影響同其他位置也有很大的差異。從靜壓分布規律上看，前葉片始終存在一定的正沖角，后葉片的位置對前葉片正沖角大小的影響非常有限。當后葉片離開位置0后，后葉片對前葉片靜壓分布的影響在動葉40%弦長處開始顯現，從75%弦長處開始，吸力面的靜壓大于壓力面。離開位置0后，后葉片的正沖角急劇變大，前葉片負荷減小，后葉片負荷明顯增大，并且集中在葉片前端。對比位置1、2、3的葉表靜壓分布情況，注意到無論是在背壓為106kPa的小流量高效率工況，還是在102kPa的大流量工況，前葉片吸力面的靜壓隨著后葉片靠近前葉片吸力面而逐漸增大，前葉片50%弦長后，前葉片壓力面靜壓隨著后葉片靠近前葉片壓力面而逐漸減小。圖7所示為位置3下，動葉半葉高處的靜壓等值線，從圖中可以清晰的看到，后葉片對前葉片葉表靜壓分布的影響。由于后葉片存在一定的正沖角，使得后葉片壓力面前半段靜壓遠大于吸力面前半段的靜壓，由于后葉片壓力面靠近前葉片吸力面，同樣的，后葉片吸力面靠近前葉片壓力面，這使得前葉片的后半段，出現壓力面靜壓值小于吸力面的結果。從位置1移動到位置3，后葉片對前葉片壓力面的影響逐漸減弱，對前葉片吸力面的壓力影響逐漸增強，這同前葉片的葉片表面靜壓分布是一致的。在后葉片位置從1移動到3的過程中，由于前葉片對氣流的導向作用，相對而言，后葉片的葉片表面靜壓分布的變化較小。這也是串列葉柵的一個重要特征。