以空调用多翼离心风机为研究对象,建立了3组不同叶片出口角叶轮模型,通过数值模拟获得风机外特性以及叶轮中间截面、风机出口的压力,速度,湍动能分布和叶轮进出口的压力脉动情况,并进行对比分析。结果表明:随着叶片出口角的增大,在420~725 m3/h流量范围内风机的风压和效率有所提升;内部流场中,风机出口低速区的面积增大,蜗壳出口和蜗舌区域的总压分布均匀性降低,叶轮流道内的涡量增多;叶轮进出口在叶频及其倍频处的压力脉动幅值有一定程度的降低。为了得到较好的气动性能和噪声性能的风机,需要将叶片出口角控制在合理的范围之内。研究结果对于风机进行气动性能和降噪性能设计具有较好的指导意义。

对离心泵而言,叶片出口角β2是影响泵性能的一个重要参数。基于Fluent离心泵全流场数值模拟,对某型号低比转数离心泵进行了大出口角叶形的改形设计,研究了不同大出口角对离心泵水力性能的影响,并对比分析了原模型泵与S形叶片离心泵水力特性及流动特性。结果表明:离心泵扬程随着出口角的增大而增大,在出口角为90°时达到最大值。当出口角为90°时,S形叶片的水力性能最佳,在设计工况下及大流量工况泵扬程显著提升且效率有小幅度提升,但小流量工况

在试验结果和数值模拟吻合良好的基础上，开展叶片出口角对离心泵压力脉动以及径向力影响的研究。本文以两级矿用潜水离心泵为研究对象，建立4组不同叶片出口角叶轮模型，通过数值模拟获得离心泵外特性，叶轮、导叶、蜗壳的压力脉动分布及叶轮径向力特性，并进行对比分析。结果表明：离心泵内压力脉动呈周期性，当β2=16°和20°时叶轮出口压力脉动强度较大。随着叶片出口角增大，导叶和蜗壳内压力脉动均逐渐增强，且导叶内压力脉动强度大于蜗壳，不同叶片出口角下，导叶及蜗壳内脉动主频均为叶频。叶片出口角的改变也会对叶轮径向力矢量分布产生一定影响，随着β2增大，叶轮径向力逐渐增大，且首级叶轮轴向力大于次级叶轮，蜗壳比导叶有更好地改善叶轮轴向力的作用。