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轴流通风机叶轮沿径向压力损失分布的研究

左燕峰  
【摘要】:在轴流风机的设计中,压力损失对叶轮效率起着决定性的作用。对于压力损失的处理,设计者往往只考虑其沿轴向的变化,而忽略了径向变化,这对于提倡设计高效、节能的风机是不利的。大量实验表明,轴流通风机的叶轮压力损失分布沿径向是不均匀的,如果考虑这一点,就能够设计出性能更佳、效率更高的风机。因此,本文着重于研究轴流通风机叶轮压力沿径向损失的分布规律。 根据前人的研究结果,在不考虑径向间隙对叶轮效率影响的条件下,叶轮压力损失可分为三个部分:叶型损失、二次流损失及环壁面摩擦损失。本文对这三个部分分别进行了研究。对于叶型损失,采用当量扩压因子来计算叶栅尾迹动量损失厚度,并根据叶栅尾迹动量损失厚度与当量扩压因子的关系曲线,拟合出两者之间的关系式。最后,将这个关系式应用到叶轮叶型损失计算公式中;在二次流损失的计算中,首先利用国外最新实验总结的损失经验公式,计算出叶栅二次流的相对总压损失系数。然后借鉴叶栅二次流损失分布通用曲线及叶栅二次流高度经验公式,用三次多项式拟合出通用的叶轮二次流损失分布公式;对于环壁面摩擦损失,则在计算出叶轮出口附面层厚度的前提下,用能量损失厚度来计算环壁面摩擦损失,并根据前人经验将损失分布考虑为指数分布。最后,本文将这三个部分的压力损失模型叠加在一起,得到了叶轮压力损失沿径向分布的数学模型。 在文章的最后,利用已有轴流通风机实验所得的几何参数和气动参数,用本文推导的叶轮压力损失模型计算了叶轮出口三种压力损失系数,并绘制了叶轮出口相对总压损失系数沿径向的分布曲线。通过与前人实测的损失分布曲线进行对比,发现两者吻合很好,证明了本文推导的叶轮损失分布模型是有效的。


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