针对离心式通风机的蜗壳内壁型线设计常用两种近似作图方法存在的问题,提出了一种更为合理的新近似作图法,新作图法很好地解决了4段圆弧间相接和相切的问题,并可分别按阿基米德螺旋线和对数螺旋线近似作图。

以目前蜗壳结构设计中普遍应用的不等边距近似画法和对数螺线精确画法为蜗壳型线设计方法,构建了相应的参数化模型,并对比两种不同建模方法的结构特点。利用此设计方法可提高蜗壳的设计质量及设计效率。

油烟机的气动布局是决定整机吸油烟效果的关键因素,通过对两种气动布局对比,得出风机卧式布置有利于负压外扩,减少流动损失,更适合中式厨房。创新的使用了水滴气动外形的导流罩,很好的与离心风机卧式布置方案匹配。为了减少流动分离,对三种蜗壳出口方案对比,优选最佳方案;并进行蜗壳小型化设计来满足橱柜设计标准,最大限度地利用集烟空间,使油烟流经过程中所受的阻力最小,以提高排油烟能力。

考虑非定常气动力影响,利用组内基于流固耦合方法发展的叶片变形程序,研究了叶片反扭对跨音速大涵道比风扇性能的影响。首先,以制造叶片(冷态叶片)为起点,利用ANSYS有限元求解器计算了离心力下叶片变形。然后,通过叶片变形程序计算得到不同气动工况下工作叶片(热态叶片)。最后,分别得到设计叶片和工作叶片的特性线。结果表明气动力引起的叶片反扭对风扇气动性能产生影响。离心力和气动力下叶片位移可相互抵消,不同气动力工况下抵消程度不一。不同气动力工况下叶片反扭角有差异,其导致叶片安装角不同。热态叶片堵塞点流量比设计叶片少4kg/s,失速点流量对设计叶片稍多。

采用试验研究的方式,对某声学风洞的轴流风扇性能进行验证。该风扇采用了任意涡设计方法以达到所要求的气动指标要求;通过降低风扇转速、合理匹配桨叶-止旋片数目、调整桨叶-止旋片间距及止旋片后掠等方式,降低风扇噪声。风扇的性能测试结果表明,风扇满足了风洞试验段的最高风速要求,当风扇转速为650r/min时,风扇的级间效率达到90%、风扇段气动效率达到84%;当试验段风速达到70m/s时,风扇出口的声压级为114d B。该风扇的研制,表明采用任意涡风扇设计方法结合上述提到的降噪措施,能够设计出气动效率高、风扇噪声低的风扇系统,可很好的运用于其他的声学风洞设计中。

针对现有圆锥过盈联接结构存在装拆困难的问题,通过对大型离心风机皮带轮圆锥过盈联接实例的研究,采用螺钉压紧和顶出的方法,达到快速装拆的目的。该项联接技术已成功地应用在核电站大型离心风机从动皮带轮与主轴的联接。

超临界二氧化碳离心压缩机气动性能一直受到广泛关注。本文通过改变叶轮结构参数,对超临界二氧化碳离心压缩机叶轮气动性能进行了数值模拟,分析了叶片出口安装角和分流叶片长度对叶轮气动性能的影响规律。结果表明,随着叶片出口安装角的增大,叶轮的总压比和多变效率先增大后减小,且在叶片出口安装角为75°时叶轮气动性能最佳;随着分流叶片长度的增大,叶轮的总压比和多变效率先增大后减小,且在分流叶片长度系数为0.6时叶轮气动性能最佳。研究结果可为超临界二氧化碳离心压缩机叶轮优化设计提供理论依据。

高原环境气压低、空气密度小、氧含量低,燃烧机风机不仅要求结构紧凑,而且应具有较大的风量和风压,需要专门设计。为提高风机全压,基于气动计算和数值模拟,对风机内部三维流动进行数值研究,并进行优化设计,将风机进风口改为半圆形进口,在叶轮内侧增设中心导流板。数值模拟结果表明,优化后的风机相较于原始风机在叶轮内部的回流现象明显改善,设计工况的全压值提高了10%;风机的全压与流量关系呈线性,稳定工况范围变宽。风机性能测试验证了数值模拟结果的准确性。

由于暖通空调行业在通风换热系统中的一些产品对于紧凑结构的要求很高,因此前向多翼离心风机及其风道系统的设计常常受到结构尺寸的限制。在实际应用中大量多翼离心风机采用"大叶轮、小蜗壳"结构,造成蜗壳型线与叶轮流动参数的不匹配。为了能够在空间受限的条件下,尽可能设计出相对高效和大风量的前向多翼离心风机,本文对比分析了受限空间下两种思路设计得到的多种蜗壳型线方案,利用数值仿真确定最优方案,并通过实验测试对仿真计算结果进行了验证。在此基础上分析了最优方案内部的流动特征。

通过对国外引进的冷却器内置式的大型空分用等温离心压缩机组进行研究,计算了压缩机各级模型,得到了不同工况下各级流动特性,对各级流场进行分析发现,在叶轮轮盘转弯处、叶轮出口及扩压器的盖侧有明显的低速区,易发生流动分离;研究导叶安装角对级性能的影响发现,随着安装角的减小,其性能曲线变陡。本文还对第一级的进口流道进行改进,使进口导叶盘侧半径与叶轮进口盘侧半径相同,结果表明其压比和效率都有明显提高。