点击下载：横流风机内部偏心涡特性分析.pdf

前言

横流风机流动的最大特点是流体两次流经风机叶轮，流体沿径向流人最后再沿径向流出。横流风机尺寸小，结构紧凑，整个风机只有三部分组成，即：蜗舌、隔板、转子。产生的气流具有流量大、横向均匀的特点，不管叶轮的直径大小如何，均可以根据要求制成需要的宽度(流体的流动基本与宽度无关)。同时，由于流体在叶轮中两进两出，所以只要改变隔板和蜗舌形状，就可以改变进气和排气的方向，这给它的应用带来了极大的便利，因而是空调、风幕设备、干燥机、电吹风以及农用设备的首选风机。

根据动量方程，只有进口和出口才是整个叶轮总能量传递的决定因素，这就意味着对理论压头的确定来说，气体两次进出口的周向速度之差将是决定性的物理量。所以如果研究风机的压头问题，只要研究一下整个叶轮的进出口速度三角形就足够了。要设计一台性能优良的风机。设计者不得不关心风机内部的流动。然而由于横流风机复杂的内部流动，设计人员很难彻底掌握它的工作原理，提出系统的设计方案。

50年代，横流风机已经开始在工业中应用。文献[3]认为研究横流风机的内部流动，关键是了解内部的偏心涡流动，由于内部存在不可避免的涡流，使已经排出的流体倒回叶轮的内部，这种回流会造成很大的能量损失，横流风机的效率很大程度上取挟于这种回流流量在总流量中所占的比例，所以了解偏心涡的中心位置和强弱是解决问题的关键。文献[3]将这种涡流简化为一种简单的势涡，得到一种圆形的流线。显而易见，不对称的蜗舌和隔板将圆形流线挤压为一种非对称非圆形的涡流流线，因此这个假设很难应用于实际的风机设计。以后的几十年里，虽然许多学者、工程师进行了不懈的努力，但始终未能取得突破性成果。近十几年来。随着数学理论、实验手段的进一步完善，计算机的广泛应用 以及人们对获得高效率、低噪声风机的渴望，使人们真正了解横流风机的内部流动成为可能。

本文通过在不同流量下横流风机的实验结果，对横流风机的独特的偏心涡的成 因进行 了理论分析，对偏心涡作 出了定量的阐述 ，并对偏心涡的主要参数特点作了深人地探讨，总结了偏心涡的位置随流量变化的规律。

结论

(1)气流的两进两出，诱发了横流风机转子叶片上脱落涡的形成，并在靠近蜗舌一侧逐步积累，形成旋涡团。旋涡团涡量通过脱落涡不断得到补充，同时又由于粘性不断地耗散和扩散，两项平衡，最终形成偏心涡。

(2)偏心涡可划分为性质不同的两个区域：核心区和剪切区。核心区的大小基本不随流量变化，剪切区随着流量的增大而减小。

(3)不考虑n、蜗舌、涡壳的影响，在偏心涡两侧，叶轮内外侧周向速度差沿圆周基本成对称分布。脱落涡只在核心区中形成，剪切层中的涡量是核心区旋涡扩散的结果，扩散与耗散相比，扩散占主要地位。

(4)流量增大，偏心涡向蜗舌一侧移动，同时偏心涡尺寸减小，非圆性增强。