摘要：從改善其通流能力入手，通過理論分析和大量試驗(yàn)最終達(dá)到了其結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化。前向多翼
風(fēng)機(jī)葉輪的流道構(gòu)成與一般風(fēng)機(jī)不同點(diǎn)是：子午面的流道特別短，進(jìn)出口直徑比D1／D2≥0.80；葉輪出口寬度特大，相對寬度b2／D2≥0.4；葉片數(shù)特多，最多可達(dá)72個。前向多翼風(fēng)機(jī)葉輪流道寬而短，氣流狀況紊亂而無序，有些流道還充不滿氣流，很難建立起一個簡單的、符合實(shí)際的數(shù)學(xué)模型來進(jìn)行流場分析通流能力φ與流量及全壓等參數(shù)一樣，也是前向多翼風(fēng)機(jī)主要參數(shù)之一，通流能力是指在某一條等轉(zhuǎn)速線上達(dá)到最大全壓系數(shù)的流量系數(shù)值。典型的前向多翼風(fēng)機(jī)特性曲線如圖1所示。從圖1可見，通流能力把曲線分為左右兩個區(qū)域。在左區(qū)內(nèi)，全壓隨流量的增加而增加，全壓減去因流量增加而引起的動壓提高，仍可維持足夠的靜壓，氣流能夠克服阻力而順利通過流道。而右區(qū)內(nèi)情況就不同了，隨著流量的增加，動壓仍繼續(xù)提高，但全壓值反而下降，當(dāng)不能保證足夠的靜壓值時，氣流克服不了阻力而形成“阻塞”現(xiàn)象，這時曲線急劇跌落，全壓大幅度下滑，流量不再增加，全壓效率也下降幾十個百分點(diǎn)，性能曲線成“疲軟”狀態(tài)。通流能力φ越小，性能曲線就“疲軟”得越早，反之亦然。所以φ值是表征前向多翼風(fēng)機(jī)軟硬特性的參數(shù)之一。從樣本查得11-62的φ值只有1.10，而結(jié)構(gòu)上有某些改進(jìn)的Comefri的TLZ風(fēng)機(jī)φ值卻提高到1.35。由于通流能力的提高，在可使用的壓力范圍內(nèi)，Comefri的TLZ風(fēng)機(jī)的流量比11-62增加近一倍，最高全壓效率也提高了近5%。要提高前向多翼風(fēng)機(jī)的通流能力，必須得找到限制通流的“瓶頸”位置，并加以結(jié)構(gòu)改進(jìn)，再通過試驗(yàn)驗(yàn)證，最后獲得最佳匹配。雖然前向多翼風(fēng)機(jī)的流道較一般風(fēng)機(jī)要寬闊得多，而且從風(fēng)機(jī)進(jìn)口到出口都有足夠大的空間可讓氣流順利通過，但實(shí)際上，并不是所有流道都那么暢通。根據(jù)大量試驗(yàn)表明，“瓶頸”位置就在葉輪進(jìn)口處。而過去一提到增加流量就加寬葉輪，有些前向多翼風(fēng)機(jī)制造廠，把葉片相對出口寬度增加了20%～40%，派生出所謂寬型機(jī)。但實(shí)際上，無論是標(biāo)準(zhǔn)型還是寬型機(jī)，在葉輪進(jìn)口處的“瓶頸”并沒有實(shí)質(zhì)性改變，因此寬型機(jī)風(fēng)量增加沒有預(yù)期的那么大，而且，由于葉輪的加寬還使寬型機(jī)的性能曲線變軟，更有甚者，過度加寬葉輪導(dǎo)致了前向多翼風(fēng)機(jī)硬特性完全消失，變成后向風(fēng)機(jī)的拋物線形下降特性。若改善葉輪進(jìn)口流動，消除“瓶頸”，提高前向多翼風(fēng)機(jī)的通流能力，筆者認(rèn)為主要應(yīng)從以下3個方面著手。（1）擴(kuò)大葉輪進(jìn)口面積，可采用加大進(jìn)氣口外徑或增加葉片進(jìn)氣角兩種方法。加大進(jìn)氣口外徑，不但增加進(jìn)氣口面積、減緩進(jìn)氣速度，還讓部分進(jìn)氣吹走了由于氣流突然膨脹而在葉輪近輪蓋處形成的渦流。這樣既可以增加流量，又可以改善進(jìn)氣的流動性能。但若葉輪進(jìn)氣口外徑過大，會影響整個葉輪壓力的提升，所以一般以增加主流面積15%～20%為宜。葉片進(jìn)氣角則應(yīng)盡量取大，通常取βA1=90°。（2）取適當(dāng)?shù)娜~片數(shù)，葉片數(shù)不宜過多或太少，應(yīng)保持中等。從理論上看葉片數(shù)越多葉輪出口的滑差越小，通過葉輪的氣流可獲得更大的功，有望提高更大的壓力。但是，葉片數(shù)過多勢必會增加摩擦損失和阻塞氣流，反過來又會對風(fēng)機(jī)性能有負(fù)面影響。事實(shí)上，前向多翼風(fēng)機(jī)葉輪，當(dāng)葉片達(dá)到一定數(shù)量時，再增加其葉片數(shù)，對其性能已沒有什么影響，這時葉片數(shù)的選取則純粹從結(jié)構(gòu)和工藝角度考慮。如國外有些風(fēng)機(jī)廠，為了不同型號通用同一種葉片，葉輪采用拼裝滾鉚結(jié)構(gòu)，靠增減葉片數(shù)派生出相鄰的機(jī)號來，所以按優(yōu)先數(shù)排列的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)號，不論機(jī)號大小都是38片或42片。（3）增加葉輪子午面的流道長度，使進(jìn)出口直徑比D1／D2保持在0.82左右。通流能力提高以后，壓力有下降的趨勢，適當(dāng)?shù)臏p小D1使葉片流道加長、增大，在較大流量情況下，可以維持較高的靜壓，使性能曲線會更加平坦。用以上設(shè)計思路開發(fā)出來的樣機(jī)與11-62和Comefri的TLZ風(fēng)機(jī)性能比較如圖2所示。從圖2可見新樣機(jī)的通流能力比11-62和Comefri的TLZ風(fēng)機(jī)都大得多，新樣機(jī)的性能曲線也較后兩者平坦。由于大流量區(qū)全壓的提高，新樣機(jī)可應(yīng)用的流量范圍也大幅度增加。
