空调风机叶道内旋涡流动分析及进气口偏心的影响

　　目空调用多翼离心风机的个显著特征是叶轮的相对宽度较大，在叶轮宽度方向要实现流动均匀性非常困难。事实上，在风机进口，气流沿轴向流入，到后盘附近逐渐转为径向流动。这样个急速转向过程导致气流沿轴向分布不均匀，气流负载主要集中在多翼叶轮的中部以及后部2而在叶轮的前半部分通流较少，叶道中气流分离现象严重。这是引起流动复杂的主要原因，也是风机损失以及噪声的个主要来源，在流量降低的时候尤其如此。

　　进气口是风机的个重要组成部件，其作用是引导气流进入叶轮。对于无前盘叶轮，进气口形状附近的气流流动状况往往会产生很大的影响，从而影响到风机的整体性能4.进气口的安装位置的变化存在同样的问。

　　翼离心风机进行了整机模拟计算，详细分析了叶道中气流分布，尤其是前盘附近的复杂流动；此外，文中还考察了进气口安装位置对风机叶道内流动的影响。

　　2风机基本结构风机基本结构1.叶轮内径280，叶轮外径34，进口安装角55.，出口安装角143，叶轮宽度6转速425，叶片数43.文中计算了两种风机。除进气口的安装位置不同之外，两种风机的结构参数均相同。风机人的进气口为传统的同心安装，其进口截面的中心位置为，风机8的进气口则采用偏心安装，即进气口向蜗壳内侧偏置安装，其进口截面的中心位置为5mm，3数值计算方法采用有限体积法离散控制方程，对风机的维定常流场进行分离式隐式求解。计算采用Standard灸两方程紊流模型，近壁区的流动模拟采用标准壁面函数，差分格式为阶迎风差分格式，压力速度耦合采用标准SIMPLE算法求解。

　　4计算网格将计算区域分成六个子区域分别划分网格进口区域，中心区域，叶轮区域，前盘区域，后盘区域和蜗壳区域。径向面采用非结构化网格，轴向方向采用结构化网格。相邻子域之间的交界面享有相同5计算结果及分析5.1叶道流动分析多翼叶轮相对宽度大，流道短，叶片弯曲程度大，气流参数沿轴向以及周向分布不均匀，叶道中易形成气流分离以及回流现象。在轴向方向，前盘附近通流很少，主气流通常向叶轮后盘位置倾斜。

　　因此，后盘附近叶道中的流动和前盘附近叶道中的流动相差很大。

　　后盘附近叶道中的气流分布可以由2来描述。此时气流已基本上由轴向流动转为径向流动，气流径向速度较大。在蜗壳出口侧，叶道中流动情况较好，沿着叶片面气流流动光滑，与叶片型线相符，叶道出流量大，2.这种流动状况约占14个叶片通道的周向距离，分布在59658向流出受阻，在叶片吸力面上气流分离2作。

　　经过蜗舌以后，气流受到来自蜗壳的静压阻力，气流径向速度减小，分离加剧，叶片吸力面上逐渐形成旋涡2随着方位角0的，大，旋涡体积逐渐增大，叶道出流量逐渐减少，旋涡中心慢慢向叶道中部移动。到，=217左右，旋涡范围达到大，此时叶道大部分面积被旋涡占据，只有压力面附近还有少量出流。方位角进步增大时，随着向蜗壳出口侧靠近，气流径向速度逐渐增大，旋涡体积开始减小，叶道出流量逐渐增加，旋涡中心又慢慢移向叶片吸力面，终消失2.

　　前盘附近叶道中的气流分布3.

　　前盘附近气流径向速度较小，切向速度占主要地位，叶轮出口气流角偏小。因此，受上游叶道出流的影响，即使是在蜗壳出口侧，叶片吸力面上仍存在轻度边界层分离现象，33.这种流动状态在周向方向上大约占4个叶片通道的距离，即8041的范围内。随着向蜗舌的靠近，叶道中分离加剧，叶片吸力面上尾缘附近出现旋涡，顺着叶轮旋转方向，旋涡中心慢慢向叶道中部移动，旋涡体积逐渐增大，叶片吸力面侧出现回流，压力面侧的出流量逐渐减少，315和3在083左右时旋涡体积达到大，几乎充满整个叶道，3.叶片吸力面侧回流在经过蜗舌后得到发展，旋涡中心进步向叶片压力面移动，旋涡体积开始减小，气流由叶轮出口逆行至叶轮进口流出，此时叶道已无出流量。0到强36.此后，回流减弱，旋涡体积逐渐，大，旋涡中心慢慢向叶道中部移动3在0=242左右，叶轮进口处气流在叶道压力面前缘附近出现旋涡。随着向蜗壳出口侧靠近，叶道中前缘旋涡逐渐，强并向吸力面移动，后缘旋涡逐渐削弱，向叶片吸力面尾缘移动，两个旋涡方向致，终合并成个大旋涡，叶片压力面附近重新出流3.此后，旋涡进步向叶片吸力面尾缘移动并逐步减弱，叶片压力面出流量逐渐增加3.

　　在蜗壳出口侧的主流区，旋涡终消失。

　　5.2进气口偏心的影响尽管气流负载主要集中在多翼叶轮的中部以及后部，但对于无前盘的叶轮，风机进气口结构位置的变化对前盘附近叶道中流动的影响仍不容忽视。由于蜗壳出口侧的叶道为气流的主要通流区，而蜗壳内部侧叶道中分离现象严重，甚至出现回流，故考虑将风机进气口向蜗壳内部侧偏置定距离。

　　进气口偏心安装时，在蜗壳出口侧，将吸引更多气流从叶轮前缘处进入叶道，而不是从叶轮前侧面进入，因此，叶道中的边界层分离现象应有所减弱；同时在蜗壳内部侧应有助于减小回流的范围。计算结果明，在蜗壳出口侧，气流径向速度有所，加，气流分离程度有所减轻，同时，前盘附近的主要通流区范围扩大了约两个叶片通道的周向距离，分布在，049的范围内，这在定程度上，加了风机流量。这点我们可以通过比较3，3和旋涡也有所减弱，3和4，3.尽管从前盘叶道中气流沿周向的分布来看，气流流动模涡分布范围，有助于提高风机性能。

　　试验测试风机A在设计流量770m3h时的风机静压为36.8，计算值为38.2.误差为4，在可以接受的范围内，说明了计算结果的有效性。

　　多翼离心风机叶道流动不稳定，存在大范围气流分离现象，叶片旋转过程中经历相当大的负载波动。这是影响多翼离心风机性能的个主要因素。

　　在后盘附近的叶道中，叶片吸力面上气流分离在临近蜗舌的叶道中出现，经过蜗舌后分离加剧，出现旋涡，在蜗壳内部侧其势力范围扩大，直至方位角，大到临近蜗壳出口侧，才逐渐衰减，后消失。存在分离现象的叶道在周向约占23.

　　在前盘附近的叶道中，即使是在蜗壳出口侧的叶道中叶片吸力面上都存在轻度边界层分离现象，临近蜗舌时气流流动状况迅速恶化，叶片吸力面上出现旋涡且迅速发展，几乎充满整个叶道，经过蜗舌后旋涡势力减弱，叶片吸力面侧出现回流并逐渐增强，方位角大于15，后，回流开始减弱而旋涡范围逐渐恢复扩大，至临近蜗壳出口侧叶道中，叶片压力面前缘附近出现旋涡，随着方位角的进步增大，尾缘旋涡衰减，前缘旋涡得到发展并向尾缘移动，逐步融合尾缘旋涡，在蜗壳出口侧迅速衰减，后消失。

　　风机进气口向蜗壳内部侧偏置适当距离，可以改善前盘叶道中的气流分布，前盘旋涡分布范围明显减小。