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《离心风机叶轮子午型线的数值设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第卷第#期西安交通大学学报27+∃抽#∃‘∃!∀#年月栩冤服%&∋()∗+&%,−&(.(/01%−2345−.6899!∀#离心风机叶轮子午型线的数值设计姚承范王明德马林曹琦:动力机械工程系;摘要以,,本文离心风机叶轮为衬象通过理论分析并应用电子计算机获得了一种对三维设计和一维设计离心风机叶轮子午流道形状均可适用的数值方法∃与作图方法,相比较本数值方法能够简捷而准确地获得满足给定子午速度分布的叶轮子午型∃∃,线一次上机即可得到多个设计方案便于设计者优化选择因而具有很好的工程实用性∃<=,主题词子午面叶轮数值解<./中国图书资料分类法分类号>?,前言叶轮,,是透平机械的主要元件其
2、气动特性对整机性能有着决定性的影响子午流动设计,,是叶轮气动设计的主要组成部分因为子午流动会强烈地影响跨叶片面上的流动品质反映,。在设计过程中子午设计必须同迥转面上叶片设计相匹配而进行迭代计算,,当采用三维流动理论进行气动设计时通常把子午流道形状视为可调整量通过改变子,。午流道型线和叶片加载规律计算得到若干初始方案从中择优挑选需要者但目前广为采用,,的子午流道设计方法普遍借用水泵设计经验视叶轮子午流道型线为内切圆族的色络廓线≅」,用作图法勾画出子午型线后,如果内切园族所代表的流道面积变化规律符合所要求的子午速度分布时,,进而考虑叶,才算初步给出了子午流道形状片加载问题否则尚需反复作图试,∃
3、,凑直到获得满意的子午速度分布我们注意到用作图法得到的轮盖形状不一定能保证∃,子午速度的连续性可见有必要开发一种快速灵活的子午型线设计方法这便是本文的目的所在。本文!∀Α年月?日收至+Β#∀西安交通大学学报第卷,。本文所开拓的数值方法无论对三维设计或一维设计均可适用它不但能加速设计进,。,程而且提高了设计精度由于应用电子计算机程序辅助设计一次上机即可获得多个方案。,如果设计者提出了某种目标函数那么本方法可作为一个程序段去完成优化设计任务。作,,为本方法的第一阶段本文首先以离心式风机叶轮子午型线为对象通过理论分析和,导,解析几何方法出叶片区轮盖型线的数值计算公式和无叶区盘盖型线的数值计算
4、公式进而一,,以!!高效风机为考核算例结果两者的轮盖型线很接近证明本方法有很好的实用价值。!一!,!一#,由风机的设计实践证明子午型线的流道设计方法配以迥转面上的二维流动分析和边界层计算,,,同样可以获得高的机器效率而且从工艺角度看由于叶片型面是轴∃向,,,,柱面叶片加工比较简单造价低廉故有较大的吸引力本文所推导的子午型线公武均。以此为前提获得叶片区子午型线的数值设计,,在一维通流设计中叶轮子午流道被认为是由众多内切园包络线所构成的弯曲通道所,,以子午型线就是这些内切园族的包络线可以利用明显的几何关系采用比较简单的解析法。,,来建立包络方程如对通风机来说叶片区内的轮盘型线是垂直于叶轮轴的直
5、线仅在进口。,,前的无叶区有一段园滑曲线由此可以把叶轮子午型线分为叶片区和无叶片区两部分分别进。行数值设计如图所示,设横轴恰为,护叶轮转轴纵轴垂直于转轴,,丑;的轨迹,、并过轮盘平面叶轮轮盖型线为过动点尸:ΕΦΓ是任一内切园,&与包络线的切点于是有等腰三角形,&8,,&尸Γ其中高为(是三角形的重心这些特征点坐车仑盖型线标分别为<8Χ仔,〔‘,<;&:,<,价;歹丫,尸:Ε丑;,Δ通:;·Γ:7,。;十Ε∃厂十47Β??‘‘Η了、一ΕΔ十丑一8图;引用,水泵设计原理〔“肠认为平均子午流线系电望甲族等腰三角形重心(的轨线而与(点相应的通道宽度。、,。、Ι即为过切点尸Γ的弧长尸Γ称为(点
6、的气动宽度根据≅男、,<〔〕【Α的论述平均子午速度分布可由下列幂函数律表达:图;ϑ&·,一十Κ了‘;又据连续<性条件有第!期离心风机叶轮子午型线的数值设计“一“介、乙一必∀#∃%二几甲久二一。%二(,,二。”&∋#∃)切∗%+.,#系考虑−0其中泄漏的修正系数∗#,/+切系考虑气流不能充满整个流道宽度的修正系数.+∗卯《−/+0一,系考虑叶片厚度的阻塞系数∗‘1−·/+抹6由几何关系知道(表征过水断面积的弧长尸∃可近(似用下式计算〔%,.,一二2,么‘23万4十侧石十仁九一.−’+∗5+图%、,消去,(联立∗%+∗5+式&一后有75#∃一侧玄豆二于+厄∗9+一飞砚恋币万拜8由,(
7、解析几何知子午流道的内切园方程是一(“十“∗:+∗;一+一尹,护“7:∗;一+一−不气.一一几蔺<矛矛3一∗=+乙‘乙代入,消去(得(∗’+%.一俨“∗;+5∃#一宁一%一。,。(训’万月耳不获二子平丁牙9兀。甲二一.厄“十一?“一十%(训玄耳七豆不万一即:∗几+瞥擎攀∗!+‘兀。二犷>甲百,,。(式中:;是内切园切点≅的坐标犷是参变量将∗!+式对参变量犷求一阶导数有.5了∃:∗甲Β+二5一%∗;一俨+Α互Δ
