通過對分布式送風空調(diào)用多翼離心風機進行CFD分析,對比了幾種不同結(jié)構(gòu)型式的集流器,并結(jié)合實際測試尋求對多翼離心風機的性能及噪聲最佳優(yōu)化方案的集流器型式。研究結(jié)果表明,不同集流器結(jié)構(gòu)型式對多翼離心風機風量、噪聲有較大影響。改變集流器的圓弧面導流結(jié)構(gòu),根據(jù)氣流進入集流器后流動特性增加的集流器內(nèi)側(cè)擴口,能提升多翼離心風機風量2.3%;增大集流器內(nèi)徑,當集流器包圍住葉片寬度的一半左右時風機風量最佳,即(葉輪外徑-集流器內(nèi)徑)≈(葉輪外徑-葉輪內(nèi)徑)/2時,多翼離心風機風量最佳;集流器增加內(nèi)側(cè)擋筋后,葉輪前端面與蝸殼間間隙泄漏量減少,風量提升10.7%,噪聲降低1.2 dB。
【部分圖文】：

方案C集流器與方案B相比增大了進口截面直徑、內(nèi)徑、出口截面直徑,即加大了集流器進口面積,集流器進口面積不同,葉輪對氣流的利用程度不同,加大進口面積相當于加大多翼離心風機的進氣量,但是集流器截面直徑不能大于葉輪外徑,當集流器截面直徑大于葉輪外徑時,集流器的導流作用顯著減弱,葉輪前端直接進入蝸殼的氣流量增大,這部分氣流沒有經(jīng)過葉輪充分做功,降低了進入蝸殼的氣流利用率。從圖2中可以看出,當適當增加集流器截面直徑后,方案C集流器對氣流的導流作用明顯增強,進入蝸殼氣流量利用率提升。風機靜壓都為36 Pa時,通過方案B集流器進入葉輪做功有效流量占比85.7%,通過方案C集流器進入葉輪做功有效流量占比95.5%。仿真分析了不同內(nèi)徑集流器的多翼離心風機風量變化趨勢,如圖3所示,對于此類型的小型多翼離心風機,集流器包圍住葉片寬度的一半左右時風機風量最佳,即(葉輪外徑-集流器內(nèi)徑)≈(葉輪外徑-葉輪內(nèi)徑)/2。方案D集流器與方案C相比增加了集流器擋筋,擋筋從集流器與蝸殼連接面處向蝸殼內(nèi)側(cè)延伸,基本與葉輪前端面平齊,此擋筋的主要作用是控制葉輪前盤與蝸殼間間隙的流量泄漏。氣流經(jīng)過集流器的導流進入葉輪,經(jīng)過葉輪后速度分量中有很大一部分變向垂直于蝸殼的方向,對蝸殼產(chǎn)生很大的沖擊力,并且經(jīng)過蝸殼壁的反彈作用在葉輪前端面附近有部分氣流穿過葉輪前端與集流器之間的間隙,形成泄漏流,并和進入葉輪的主氣流相互摻混,在蝸殼的軸向方向上產(chǎn)生旋渦。這些旋渦進一步影響了葉輪進口流量,泄漏量增大,葉輪進口流量減小。經(jīng)過改進的方案D集流器對氣流的引導如圖2所示,產(chǎn)生的回流和旋渦現(xiàn)象明顯小于其他方案,氣流在蝸殼內(nèi)的整個氣流組織更順暢。

表2 集流器結(jié)構(gòu)參數(shù)mm 編號 方案 A B C D 進口截面直徑 244 244 252 252 內(nèi)徑 225 225 230 230 出口截面直徑 225 231 236 236 導流圈與風葉間隙 10 7 7 7 軸向高度 6 9 9 9 擋筋高度 0 0 0 52 數(shù)值計算方法

多翼離心風機的集流器對蝸殼內(nèi)部整個氣流組織起著至關(guān)重要的作用,特別是蝸殼進口處的氣流組織。通過集流器的氣流主要是從葉片前緣進入葉輪,由于用于家用空調(diào)柜機的多翼離心風機葉輪通常都不帶有前盤,并且與集流器之間存在間隙,因此一部分流量通過集流器從側(cè)面進入葉輪,對4種集流器方案的多翼離心風機進行仿真分析,其截面速度流線如圖2所示。從圖可以看出,傳統(tǒng)集流器結(jié)構(gòu)型式(方案A),集流器進入口基本與葉輪軸向方向平行,氣流沿軸向方向進入葉輪。多翼離心風機具有其特有的進出風方式,氣體經(jīng)過集流器的導流進入蝸殼,沿葉輪軸向運動的同時不斷有一部分氣體變向沿徑向進入葉輪,經(jīng)過葉輪的做功氣流速度加快,沿擴壓段流道排出蝸殼。方案B集流器根據(jù)氣流進過集流器進入葉輪后主氣流方向的變化特別設(shè)計了一小段內(nèi)擴圓弧面,此內(nèi)擴圓弧面能夠起到輔助氣流經(jīng)過集流器變向的作用,導流效果優(yōu)于方案A集流器,提高了葉輪對氣流的利用率。
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