分布式送风空调用多翼离心风机集流器的优化研究

发布时间：2020-11-06 15:18

　　 通过对分布式送风空调用多翼离心风机进行CFD分析,对比了几种不同结构型式的集流器,并结合实际测试寻求对多翼离心风机的性能及噪声最佳优化方案的集流器型式。研究结果表明,不同集流器结构型式对多翼离心风机风量、噪声有较大影响。改变集流器的圆弧面导流结构,根据气流进入集流器后流动特性增加的集流器内侧扩口,能提升多翼离心风机风量2.3%;增大集流器内径,当集流器包围住叶片宽度的一半左右时风机风量最佳,即(叶轮外径-集流器内径)≈(叶轮外径-叶轮内径)/2时,多翼离心风机风量最佳;集流器增加内侧挡筋后,叶轮前端面与蜗壳间间隙泄漏量减少,风量提升10.7%,噪声降低1.2 dB。
【部分图文】：

方案C集流器与方案B相比增大了进口截面直径、内径、出口截面直径,即加大了集流器进口面积,集流器进口面积不同,叶轮对气流的利用程度不同,加大进口面积相当于加大多翼离心风机的进气量,但是集流器截面直径不能大于叶轮外径,当集流器截面直径大于叶轮外径时,集流器的导流作用显著减弱,叶轮前端直接进入蜗壳的气流量增大,这部分气流没有经过叶轮充分做功,降低了进入蜗壳的气流利用率。从图2中可以看出,当适当增加集流器截面直径后,方案C集流器对气流的导流作用明显增强,进入蜗壳气流量利用率提升。风机静压都为36 Pa时,通过方案B集流器进入叶轮做功有效流量占比85.7%,通过方案C集流器进入叶轮做功有效流量占比95.5%。仿真分析了不同内径集流器的多翼离心风机风量变化趋势,如图3所示,对于此类型的小型多翼离心风机,集流器包围住叶片宽度的一半左右时风机风量最佳,即(叶轮外径-集流器内径)≈(叶轮外径-叶轮内径)/2。方案D集流器与方案C相比增加了集流器挡筋,挡筋从集流器与蜗壳连接面处向蜗壳内侧延伸,基本与叶轮前端面平齐,此挡筋的主要作用是控制叶轮前盘与蜗壳间间隙的流量泄漏。气流经过集流器的导流进入叶轮,经过叶轮后速度分量中有很大一部分变向垂直于蜗壳的方向,对蜗壳产生很大的冲击力,并且经过蜗壳壁的反弹作用在叶轮前端面附近有部分气流穿过叶轮前端与集流器之间的间隙,形成泄漏流,并和进入叶轮的主气流相互掺混,在蜗壳的轴向方向上产生旋涡。这些旋涡进一步影响了叶轮进口流量,泄漏量增大,叶轮进口流量减小。经过改进的方案D集流器对气流的引导如图2所示,产生的回流和旋涡现象明显小于其他方案,气流在蜗壳内的整个气流组织更顺畅。

表2 集流器结构参数mm 编号 方案 A B C D 进口截面直径 244 244 252 252 内径 225 225 230 230 出口截面直径 225 231 236 236 导流圈与风叶间隙 10 7 7 7 轴向高度 6 9 9 9 挡筋高度 0 0 0 52 数值计算方法

多翼离心风机的集流器对蜗壳内部整个气流组织起着至关重要的作用,特别是蜗壳进口处的气流组织。通过集流器的气流主要是从叶片前缘进入叶轮,由于用于家用空调柜机的多翼离心风机叶轮通常都不带有前盘,并且与集流器之间存在间隙,因此一部分流量通过集流器从侧面进入叶轮,对4种集流器方案的多翼离心风机进行仿真分析,其截面速度流线如图2所示。从图可以看出,传统集流器结构型式(方案A),集流器进入口基本与叶轮轴向方向平行,气流沿轴向方向进入叶轮。多翼离心风机具有其特有的进出风方式,气体经过集流器的导流进入蜗壳,沿叶轮轴向运动的同时不断有一部分气体变向沿径向进入叶轮,经过叶轮的做功气流速度加快,沿扩压段流道排出蜗壳。方案B集流器根据气流进过集流器进入叶轮后主气流方向的变化特别设计了一小段内扩圆弧面,此内扩圆弧面能够起到辅助气流经过集流器变向的作用,导流效果优于方案A集流器,提高了叶轮对气流的利用率。
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本文编号：2873309