串列叶片式前向离心风机气动与噪声特性的优化研究

本文针对风机叶轮内流动损失问题,设计加工了4种不同型式的叶片,并通过试验对比分析了各型式叶片对风机气动性能的影响。测试结果表明:改进叶片型式可有效改善叶轮内流动,改进风机结构,提高运行效率。

本文首先阐明了前向式多叶片离心风机导流吸声降噪结构的降噪机理和设计思路,并结合该类型风机的结构特点设计出包括进口导流吸声锥、电机根部导流吸声锥以及出口导流吸声蜗舌三项措施联合而成的一套独特的风机导流吸声降噪结构;然后,在试验研究的基础上,对导流吸声结构的结构形式及参数进行了优化,确定出降噪效果最佳的措施各参数,最终实现较好的降噪效果。

23 离心风机叶片磨损解决方案 北京固本科技有限公司胡建平 离心风机是砖瓦生产的重要辅助设备，砖瓦工业使用的风机一般为气固两相 流风机，即工作介质中常含有一定量大小不等、形状各异的固体颗粒，如除尘系 统的引风机、气力输送的鼓风机。由于这些离心风机叶片是在含尘气流中工作， 气流中的粉尘颗粒既要对离心风机叶片产生磨损，又要在风机叶片上附着积灰， 且这种磨损和积灰是不均匀的，因而使风机转子的平衡遭到破坏，引起风机振动， 缩短风机寿命，严重者可使风机不能正常工作。尤其是离心风机叶片的磨损最为 严重，它不仅破坏了风机内的流动特性，而且容易引发叶片断裂及飞车等重大事 故。因此，研究风机的磨损机理，采取相应的防磨措施，对提高砖瓦企业设备寿 命，安全生产是十分必要的。 1离心风机叶片的磨损机理 1.1离心风机磨损的原因 离心风机叶片磨损，实际上是一种喷砂型的固体粒子对靶材表面的

针对电厂风机管道系统需要扩容改造的工程实际需要,以g4-73№8d型风机为研究对象,提出了叶轮内加装短叶片的优化方案。在此基础上,进行了叶轮加装短叶片前后的对比实验。实验研究结果表明:叶轮加装短叶片后,其内部流场趋于均匀、射流—尾流得到改善;风机在48%负荷以上时,全压平均提高约5.9%,而噪声几乎保持不变。

结合多翼离心风机各个组成部件的结构特点,回顾了近年来国内外有关多翼离心风机的内流特性及其噪声的研究现状。气流分布不均匀,风机前盘涡流区域、叶道的边界层分离以及从蜗壳逆行回到叶轮进口的回流是影响多翼离心风机性能的主要因素。在试验研究的同时,采用cfd手段进一步深入研究多翼离心风机内流场特征,并在风机设计时反映上述影响因素,从而有效地提高风机效率、降低风机噪声,应是今后研究的一个主要方向

对离心式风机的齿形叶片降噪机理进行了研究,结果表明:齿形叶片的降噪效果与叶道内气流的涡流状态有关,雷诺数re在4×105～6×105范围内的降噪效果较为明显,降噪量达到4～5db,其他范围降噪作用不明显。齿节距t=b/5、齿高h=b/10的降噪量为2.5db,下降2.3%左右,平均全压基本不变,平均效率仅下降1.5%。

叶片加长是工程中提高风机出力的常用方法之一。为研究风机叶片加长后的内流特征,以g4–73型离心风机为研究对象,采用fluent软件分别对叶片加长前、后的离心风机进行三维定常数值模拟,分析流动变化对风机性能参数的影响规律。在此基础上,对叶轮叶片加长前、后的g4–73№.8d离心通风机进行性能和噪声实验,得到实验风机在叶轮叶片加长后运行工况点的变化规律及无因次性能曲线。性能实验结果与切割定律计算结果的比较表明,当风机叶轮叶片加长后且叶轮出口宽度不变时,按抛物线形切割定律计算的结果在大流量区误差较小。噪声实验结果表明,叶轮叶片加长后,叶轮与蜗舌间距离减少,导致旋转噪声升高,同时蜗壳内流动恶化,也使涡流噪声加大。文中所得研究结果可为工程实际中风机的叶片加长改造提供参考依据。

1离心风机气动噪声的产生原因 离心风机运转时产生的噪声，主要包括空气动力性噪声和机械性噪声两部分，其中前者强度大，是离 心（离心泵）风机的主要噪声。 空气动力性噪声产生的原因主要以下几方面： （1）风机入口气流的不稳定流动与叶轮之间的相互作用； （2）流道内气流在叶片界面上分离产生涡流，涡流分离产生涡流脱落噪声； （3）叶轮流道出口气流突然扩散引起气体稀疏而产生噪声； （4）高速气流与蜗舌之间的相互作用。 2离心风机设计与改造中的降噪方法 从离心风机气动噪声产生原因可知，合理的气动设计是获得低气动噪声最根本的方法，通流部件结构 参数的合理选择和匹配不但可获得高的效率，而且相应的噪声水平也低。具体地说，在离心风机设计阶段 和已定型的离心风机改造中可从以下几个方面来考虑降低噪声。 211增加叶栅的气动力载荷，降低圆周速度对离心风机采用强前向叶片，且多叶片叶轮有利于增大叶 栅的气动力载荷，

针对多翼离心风机气动噪声的主要噪声源提出降噪方案。首先,对于多翼离心风机涡流噪声的降噪,主要通过优化叶轮、蜗壳的结构几何参数和在叶轮出口加装旋转扩压器等方式进行。其次,对于多翼离心风机旋转噪声的降噪,主要通过改变蜗舌形式进行。最后对优化进出口安装角的叶轮和在叶轮出口加装旋转扩压器这两种降噪措施进行试验验证。结果表明,改进后的风机与原型相比达到显著的降噪效果。

介绍了一种开口薄壳体边界元方法,该方法的系数矩阵小于以前的方法,能够降低计算成本.将该方法应用在离心风机的噪声预测中并考虑了蜗壳对声波反射和散射的影响.首先利用rans方程和标准k-ε模型求解离心风机内部的非定常流动,获得声源项信息,然后采用快速傅里叶变换将源项的时域信息转换为频域信息,最后采用开口薄壳体边界元方法预测风机的气动噪声.数值计算和实验测量结果表明,由于该方法考虑了蜗壳反射和散射的影响,对风机基频及其2次谐波的声压级具有较好的预测精度,但对高频声的预测结果仍不是很满意.

针对目前不同型号的多翼离心风机采用降噪方法的不确定性,提出了一种基于非定常流场的多翼离心风机气动噪声分析方法,不需要直接求解声场却能为多翼离心风机降噪提供有用信息。对风机内部非定常流场进行计算,结合时域和频域方法对流场内静压脉动的强度和频率进行分析,根据声学基本理论,判定主要气动噪声源的位置及噪声类型。用该方法对某多翼离心风机进行计算,实验与理论分析的结果吻合良好。

本文提出了离心风机进风口设计的优化数值方法以确保叶轮进口速度尽量均匀,以及进风口、叶轮和蜗壳统一优化设计方法以减少叶轮、蜗壳中的分离流动。按此方法研制的6—41系列风机的三个样机比现有同类风机噪声下降3～7db,效率提高3～7%。

对目前离心风机气动噪声的研究方法进行了分析,总结出数值模拟及其计算方法还不完善。提出了离心风机蜗壳简化成一个具有硬边界的理想壳体模型的思路来研究风机气动噪声

自离心机有史以来，工作人员就一直在针对其气动噪声进行实验研究，并且通过努力终于找到了降低噪声的简便方法，

根据离心风机气动噪声较高的特点,总结了近十余年一些典型的控制气动噪声的方法,并按照声源和传递路径两类降噪方法进行分类,包括非常规蜗舌、改变叶轮形式、吸声蜗壳以及进出口加消声器等几种,最后根据其降噪效果进行了分析,得出了一些对比结论。

风机的优化改造,对我国工矿企业的节能减排有重大的意义。文章基于通风机气动计算基本理论,针对原多级离心风机吸力不足,效率较差的特点,对其进行优化设计。在制造成本,风机体积等改进限制条件下,通过研究单级的结构和气动性能,分析了叶轮进口气流损失、当量扩张角、预旋、频率共振等因素的影响。经气动复算,结果表明,对叶轮和回流器各增加一片叶片并改变回流器尺寸后,整机压力提高15.3%。

运用计算流体动力学技术及声比拟理论研究了离心风机3个不同流量下蜗壳及叶片表面偶极子声源产生的基频噪声.风机内部三维瞬态流场由计算流体动力学模拟得到.根据气动声学的fw-h方程对蜗壳内表面提取偶极子声源,对于叶片噪声利用lowson公式进行建模.为了使计算模型更符合实际,建立了以蜗壳为界的内外声学直接边界元模型,使用多区域声学边界元模型,考虑蜗壳对声传播的散射作用,内部噪声通过蜗壳的进出口传播到风机外部.结果表明:在非定常流场中,蜗壳表面的压力波动以基频为主,而叶片上的压力波动并没有明显的基频分量;蜗舌是基频噪声的最主要声源;随着流量变大,蜗壳辐射的噪声急剧增加;由叶片产生的偶极子基频噪声比蜗壳小,特别是在大流量工况下.

通过对高压离心风机叶轮常用的几种设计方法所设计的叶轮进行噪声测试,进而分析叶轮叶片以不同的组合方式和参数构成的离心风机的噪声频谱特性。

本文初步探讨了引风机磨损机理，并通过比较几种离心式引风机机翼型叶片的防磨方法，得出“ｆ”型叶轮很有使用和推广的价值。

对一个实用离心风机用实验系统地研究了在不同风舌间隙条件下，声学共振器的空穴长度、穿孔率和孔径对风机噪声及气动力性能的影响，得到了良好的隆噪效果。还提出一种解析模型来建立共振频率与共振器几何参数的关系式，该式己为现有的一些实验结果所证实。

对一高速离心风机低稠度扩压器的气动与噪声特性进行了试验研究。结果表明,在很宽的运行工况范围内,设计良好的低稠度扩压器静压恢复系数是无叶扩压器的5~7倍。设计低稠度扩压器时,应避免过大正冲角或负冲角,在0°~1.5°范围内比较合适,大的负冲角有利于降低风机的气动噪声。合适的叶栅稠度有利于提高扩压器性能,稠度为0.7时的气动性能最好,小的叶栅稠度有利于降低风机气动噪声。

离心风机的噪声与控制