1 氣動(dòng)設計分析

根據 Eck 理論[1]、風(fēng)機氣動(dòng)設計[2-3]、整機流場(chǎng)數值模擬[3-4] 、變工況性能數值預估[5]以及小比轉速設計流量的選擇[6-7] 等經(jīng)驗，認為用戶(hù)設計要求會(huì )帶來(lái)以下幾個(gè)需要解決的問(wèn)題。

( 1 ) 特高比轉速帶來(lái)的特大流量、低全壓使葉輪進(jìn)口直徑和寬度增大、葉輪通道變短，這樣進(jìn)風(fēng)口出口段、葉輪進(jìn)口段和葉輪內流動(dòng)擴壓增大，同時(shí)也使蝸殼螺旋角和寬度增大，不僅使蝸殼流道內的擴壓增大，擴壓引起分離，會(huì )大大降低葉輪效率，也使蝸殼和進(jìn)風(fēng)口損失增大，很難有好的風(fēng)機性能。同時(shí)，由于分離流嚴重，必須采用 RNG 湍流模式數值模擬，即使這樣，性能預估的精度也大為下降，增加了氣動(dòng)設計和優(yōu)化的困難。

( 2 ) 對于高比轉速風(fēng)機，如采用用戶(hù)要求的設計流量進(jìn)行設計，設計工況的效率不是最高，最高效率點(diǎn)的流量比設計流量低，變工況曲線(xiàn)向小流量偏移，大流量性能差，所以需要提高設計流量來(lái)進(jìn)行氣動(dòng)設計，我們稱(chēng)它為選擇流量設計，選擇流量設計的好處是比一般按用戶(hù)設計流量設計可增多葉輪進(jìn)口直徑和葉片出口角 2 個(gè)優(yōu)化參數。對于特高比轉速風(fēng)機帶來(lái)的這種性能曲線(xiàn)偏移更大，但缺乏這種選擇流量設計的經(jīng)驗，數值模擬精度又不夠，不僅增加氣動(dòng)設計和優(yōu)化的難度，也特別需要性能試驗來(lái)提供數據。

( 3 ) 3-108 風(fēng)機設計中，需要的幾個(gè)重要的經(jīng)驗設計參數如進(jìn)口加速系數、進(jìn)口角、葉輪進(jìn)出口寬度比、葉輪前盤(pán)、進(jìn)風(fēng)口圓弧和蝸殼螺旋角等會(huì )有很大不同，特別是進(jìn)口加速系數會(huì )很小，但我們缺乏特大比轉速風(fēng)機的設計經(jīng)驗，不敢冒然使用，但又必須開(kāi)創(chuàng )先例，否則就沒(méi)有特色。

2 　首輪 3-108 № 8 樣機設計和試驗

首先確定選擇的設計流量和全壓。參考 4-73 改型的選擇流量和用戶(hù)設計流量比值，考慮到 4-73 改型的預估全壓和試驗全壓的差別，通過(guò)選擇 3 個(gè)設計流量 29500m3 /h 、 31500m3 /h 和 32500m3 /h ，對應不同的全壓，經(jīng)過(guò)多次整機變工況性能數值預估，最終確定首輪選擇設計流量為 31500m3 /h ，選擇全壓為 1420Pa 進(jìn)行氣動(dòng)設計，這樣其變工況性能數值預估得到的最佳效率點(diǎn)接近廠(chǎng)方設計工況流量，且其數值預估全壓能達到廠(chǎng)方要求的全壓。

3 　第二輪 3-108 № 8 樣機設計和試驗

第二輪樣機設計改進(jìn)方向：利用選擇流量設計在滿(mǎn)足用戶(hù)設計流量時(shí)的全壓要求下盡量提高效率，并使大流量區性能曲線(xiàn)比較平坦，用戶(hù)設計風(fēng)機氣動(dòng)設計流量點(diǎn)的效率盡量接近最佳效率。