旋涡鼓风机几何参数对其性能的影响

　　涡鼓风机内部的三居流场进行模拟，探讨了几种鼓风机几何参数对其性能的影响1前言Blower）环形鼓风机（RingBlower），是专门用于送、抽气体的压装置，因其结构简单、体积小重量轻噪声低、气源纯净、耗能少、价格便宜和维修量小等特点，在国内外得到了广泛的应用，特别是在要求中等压力、供气量为30~2000m3/h的使用场合，采用旋涡鼓风机是十分经济的随着石油化工、轻工、能源环保及食品等行业的迅速发展，它有着越来越广泛的发展前途旋涡鼓风机其通流部分形状复杂，气流呈空间的三元紊流特性旋涡鼓风机内的气流具有明显的分离、旋涡等现象，以前很难用详细的理论进行分析，因此有关旋涡鼓风机的很少。现有的设计方法也主要是依据试验结果得到一些经验公式近几年，随着计算机软件和硬件的迅速发展，计算流体动力学（CFD）成为一门新兴的交叉学科并得到了广泛应用。人们己经认识到，充分利用CFD和数值仿真等新技术成果，是我国叶轮机械缩短与国际先进水平差距的有效途径本文结合新产品开发，应用CFD技术对旋涡鼓风机内部的三维流场进行模拟，探讨了各种参数对其性能的影响，并研究了这些影响因素的作用机理。以我们开发的某旋涡压缩机（亦为旋涡鼓风机）为例，对其叶片形状叶片数量以及进出口管道等进行内部流场模拟，计算结果给出了该机的内部流动特性，为减少内部涡流和气流的分离提供了可视化的分析手段2旋涡鼓风机结构及数值模拟前处理该旋涡鼓风机新产品的参数如下：进口压力=150000Pa，流量大于工质是氢气H2该旋涡鼓风机结构示于根据数值模拟的需要，将计算域进行了处理为流场区域划分示意图，这里将整个旋涡鼓风机流道分为五个部分：静止壳体外部区1，静止流道或壳体内2，叶轮内3，间隙4（图中粗实线部分），叶轮外部区5这五部分流场中，只有区域3定义为动区域，其余都为静止区域。

　　各区域单独生成合适的网格，其中区域2和3，以及区域4和3之间采用滑移网格，动静中间截面的相对位置布情况，在相同半径上，靠外圆部分的压力比内圆部分的高，从进口开始沿逆时针方向压力逐渐加，这表明旋涡鼓风机的压力产生的原理分别表示了截面15的速度矢量，可以清楚地看到当叶轮旋转时，叶轮叶片中间的空气受到了离心力的作用，朝着叶轮的边缘运动，在那里空气再次进入泵体的环形空腔湘当于离心风机的蜗壳），然后空气又返回叶轮（相当于下一级离心风机叶轮），再从叶片的起点以同样的方式进行循环。由于空气被多次循环加压，相当于在多级压缩下，空气以极高的能量离开鼓风机以供使用，它所产生的压力可以是同直径离心风机的12~中，叶道截面1的内径处（图中下面部分）流体从左边静止流道流到右边的叶轮流道，外径处（图中上面部分）流体从右边的叶轮流道流到左边静止流道，这样形成一个旋涡，旋涡的中心偏向叶轮流道的外径侧。这为叶片的设PublishingHouse.Allrightsreserved，http://www.cnki流场区域划分部分之间间隙很小，只有叶轮直径的1A000滑移网格模型是模拟多网格的流场中正确的方法，尽管其计算量是大的，但是目前的PC计算机是可以承担的所以说采用滑移网格是比较现实的，也是合理的在这里网格的划分采用非结构化，其中计算间隙区域4的网格单元数为603660个，动区域3的网格为261957个，静区域2的网格为284676个，外流场区1 5的网格分别为145656和136532个3内部流动显示及分析数值计算结果由的截面全压等值线图和的速度矢量图表示，由这些图能够明显地看出叶轮内部流动以及各截面的流动情况是的左视图，表示了流动中间截面的相对位置，流体从垂直图面的进口管进入，依次通过截面1 23456，后从有倾斜度的出口管流出。表示了叶轮内压力分截面5速度矢量计提供了可视的数据，也为下面叶片形状影响流体流动的机理提供了说明。其他截面与截面1类似，如的叶道截面5（内径边在图中上面部分）4叶轮及出口管结构参数对性能的影响4.1叶片数z的影响表示了叶片数z的影响因为该旋涡鼓风机叶轮直径较小，考虑到机械加工的问题，只研究了叶片数为18和24这两种方案从的压力、效率曲线来看，叶片数对效率的影响比较小，而对压力影响比较大，尤其是在小流量部分更为明显从流量0~0.7m3/min范围来看，18个叶片优于24个叶片。这一结果比文叶片数对性能的影响的次数）决定的。Z值小时，叶片对气流的引导作用较小，且叶片与气体进行能量交换的机会较少，压力系数j不高；而当z加到一定值后，叶片的阻塞作用强，叶片沿程损失加，于是压力系数j和效率Z都下降4.2叶片形状的影响叶片形状是旋涡鼓风机的重要结构参数表示了三种叶片：直叶片、前弯叶片和三维叶片。常用的直叶片和前弯叶片不是三维叶片，在轴面A-A截面的形状是由直线组成；而三维叶片在轴面A-A截面的形状是由曲线组成不同叶片形状献