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动叶可调轴流式通风机叶片安装角异常工况下的气动特性
作者:管理员    发布于:2016-09-22 09:06:31    文字:【】【】【

  在实际运行中,动叶可调轴流风机由于转子结构复杂、精密和转动部件多等特点,造成运行可靠性差,频发故障。目前,对于轴流式风机故障的研究主要集中在失速与喘振、叶片断裂、轴承升温和风机振动等方面,并提出了相应的防止措施,取得了明显效果。运行实践表明,因动叶安装角偏离设计值导致风机效率降低和噪声增加的现象也时有发生,对所引起的故障和现象也逐渐引起重视。

  由于风机内部结构复杂,现行的。其中,为近轮毂面(尺=480),S为中间流道面(尺=600),C为近叶顶面(尺=720)。受篇幅所限,仅分析特征流面。

  特征流面示意图为设计流量下的总压分布图。由(a)可知,安装角正常时,各流道内的总压分布均相同。叶片压力面上的总压从前缘到后缘呈增大趋势,在叶片吸力面,前缘和后缘间的压差较大,且后缘压力高于前缘压力,形成较大的逆压力梯度,使气流在叶片后缘产生分离的可能性较大。在翼型后缘处,总压明显降低,这是由于在翼型后缘处产生尾迹流作用,造成能量损失而使局部总压下降。当安装角偏离设计值时,异常叶片(图中中间位置叶片)及其相邻叶片上的总压分布变化明显。当A6y=6时((b)),异常叶片压力面侧的总压增大,而流动方向上的压力梯度小于相邻正常叶片压力面上的压力梯度。异常叶片吸力面前缘和后缘处的压力梯度则大于正常叶片,这是因为异常叶片安装角增大,导致来流与叶片进口边的负攻角增加,在吸力面产生较大的压力梯度,异常翼型后缘处尾迹损失增加。随A进一步增加((c)和3(d)),异常叶片压力面侧的压力梯度逐渐减小,而吸力面后缘处的压力梯度则明显大于相邻叶片吸力面处的压力梯度,表明气流在吸力面产生的扰动随安装角偏离程度的增大而加强。其原因可能是由于随Ay增加,导致气流进入后导叶的攻角增大,在后导叶吸力面产生旋涡,阻碍气流的流动,在异常叶片吸力面产生较大的扰动。

  为特征流面的流线图。由(a)可知,叶片安装角正常时,气流平滑通过流道,速度变化均匀。当A=6时((b)),在异常叶片吸力面后缘产生扰动,但流场总体变化不大;A/y=12时((c)),气流在后缘产生一与叶轮旋转方向相反特征流面的总压分布的流动,流动损失增加,流动状况恶化;a=18.时((d)),在叶片吸力面后缘产生尺度较大的旋涡,旋涡的产生不仅改变了流体通过流道的方向,而且流动损失进一步增加,将导致风机全压减小,效率降低。

  为设计流量下叶轮出口总压的径向分布。

  由图可知,总压沿径向逐渐增大,在叶顶处总压显著降低,这是由于叶顶泄漏流干扰了主流,造成局部损失,从而导致总压降低。另外,随安装角偏离程度的加大,总压呈现出先增大后减小的趋势,但在不同径向位置,总压变化有所不同。在叶根到25叶高,即0.45<尺<0.525处,总压沿径向近似为线性增长,不同A下的降低幅度近似相同;在增长速率仍近似相同,而当A=18.时,径向增长速率则大幅度降低;在0.7<尺<0.75处,总压降低幅度又近似相同,由此可知,径向上的总压变化主要发生在0.525<尺<0.7处,即安装角的增加主要影响叶轮出口流面的总压径向分布叶高中部。计算表明,A/=18.时,叶轮出口平均总压比A=0.时下降了2.3轴向内流特征为分析轴向特征流面的总压分布,取叶轮中间流面和出口流面如,设计流量下的总压分布如和所示,叶轮旋转方向为顺时针,中间叶片为异常动叶。由(a)可知,从压力面到吸力面总压逐渐降低,在吸力面沿叶高方向形成较大的压力梯度。吸力面靠近叶顶区域存在一负压区,由于出口流面叶轮轴向流面特征示意图Fig.6Diagramofaxialstream叶片压力面与吸力面间的压差较大,位于叶片压力面侧的气流穿过叶顶间隙向吸力面侧流动,产生叶顶间隙内的泄漏流动,该间隙泄漏流破坏了主流流动,将产生较大的流动损失。当A=6时((b)),异常叶片压力面的总压明显增大且沿叶高方向的压力梯度增大,而相邻叶片压力面的总压减小;在异常叶片吸力面靠近叶顶区域的负压减小,相邻叶片吸力面叶顶区域的负压增大,这说明当异常叶片安装角增加时,该叶片的叶顶泄漏损失将增加,但减小了正常叶片的叶顶泄漏损失。随六进着严70中间流面总压图出口流面总压图一步增大((c)和7(d)),异常叶片压力面侧的总压和压力梯度进一步增大,而且压力面的高压区逐渐减小并向叶顶方向移动,表明随A增加,异常叶片中部至顶部的做功能力逐步增强。

  (a)表明,出口流面上的总压分布呈现出主流区和非主流区,位于相邻叶片间主流区的总压值较高,而位于与叶顶、叶根相同高度处的非主流区的总压较低,这是由于在端壁处,存在较厚边界层的影响以及较大尾迹损失的缘故。当A/y=6时((b)),与异常叶片相邻流道的总压明显增大,而叶片尾迹流后的低压区减小并向叶高中部移动(区域);随A八继续增大((c)和8(d)),相邻流道的总压将进一步提高,而出口流面的平均总压呈下降趋势,异常叶片的尾迹损失增大,低总压区的范围扩大而总压值减小(区域S和C),表明随A增加,异常叶片引起的流动损失主要集中在叶高中部,这与所得结果一致。

  2.4性能曲线变化为考察A对风机整体运行性能的影响,给出了异常叶片安装角在4种情况下的全压和内效率特性曲线,设计流量为37.12m3/s.该图表明,随A/y增加,全压特性和内效率特性呈现不同的变化规律。在设计流量下,全压呈现出先增大后减小的趋势,这是由于随增加,通过异常叶片气流的全压增加值大于异常叶片带来的流动损失;当超过某临界值后,全压增加值则小于其流动损失。另外,A较小时,全压变化并不明显,当A=18时,全压下降十分显著,在设计工况下,全压下降4.8.随A/增加,风机各工况下的内效率均呈下降趋势,且在设计工况点效率下降大,A/为6°、12和18时,内效率分别下降2.9、4.8和9.1.在同一A/y值下,当流量超过设计值时,内效率下降幅度有所减小。值得注意的是,当A/在012变化时,尽管风机出力,即全压变化不大时,但其内效率却有明显的降低。

  3结论当单个叶片安装角偏离设计值时,不仅改变了异常动叶及相邻动叶的内流特征,而且风机的全压和效率特性曲线也受到不同程度的影响。具体为:压力面总压从前缘到后缘呈增大趋势,吸力面处存在一逆压梯度;随A/增加,叶片后缘处总压损失的趋势逐渐增大,异常叶片压力面从前缘到后缘压力梯度减小,而吸力面压力梯度增加,并在吸力面后缘产生旋涡。

  叶轮出口总压沿径向逐渐增大,在叶顶处总压明显下降,A/增加引起的流动损失主要集中在叶高中部;叶轮出口存在一低压区,随A/增大,相邻流道的总压逐渐增大,出口流面的平均总压逐渐减小,低压区范围不断扩大而总压值减小。

  随A/增加,全压呈现出先增大后减小的趋势,风机内效率均呈下降变化,且在设计流量下内效率下降大。

脚注信息
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