離心風(fēng)機(jī)葉輪通道的氣體流過(guò)葉片的流動(dòng)是很復(fù)雜的。在葉片尾部吸力邊附近存在著較嚴(yán)重的氣流分離現(xiàn)象，葉片吸力側(cè)形成低能流積聚的尾流區(qū)，形成射流一尾流結(jié)構(gòu)。尾流區(qū)的存在使流道有效通流面積減少，給風(fēng)機(jī)的性能帶來(lái)很多不良的影響，使風(fēng)機(jī)全壓和效率下降。要想減少流體流動(dòng)損失就要想辦法破壞射流一尾流結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的主要途徑，在葉輪流道內(nèi)容易發(fā)生脫流和邊界層分離的部位開一縫隙，壓力面流體通過(guò)縫隙流過(guò)就會(huì)對(duì)吸力面出口附近的流體起到吹散作用，也就有效地防止了脫流的產(chǎn)生與發(fā)展。因此提出了在此型風(fēng)機(jī)葉輪葉片開縫的方法來(lái)改善流動(dòng)環(huán)境。
在原葉輪的葉片上開縫，可以使葉輪出口處的尾流區(qū)破碎、變小，以此來(lái)減少風(fēng)機(jī)損失，提高風(fēng)機(jī)流場(chǎng)的穩(wěn)定性。縫隙的安裝位置及長(zhǎng)度參數(shù)對(duì)離心風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能和噪聲均有重要影響。就長(zhǎng)度參數(shù)而言，若縫隙長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，其改善流動(dòng)條件優(yōu)勢(shì)不能充分發(fā)揮，若縫隙長(zhǎng)度過(guò)短，雖然分流作用加強(qiáng)，但會(huì)引起流場(chǎng)局部突變，有可能使流場(chǎng)惡化，從而降低綜合性能，為了最大可能的提高風(fēng)機(jī)性能，就需要用最小的損失獲得最大的風(fēng)機(jī)性能提升，因此需要找到這些參數(shù)的優(yōu)化值。
由于離心風(fēng)機(jī)是一種全壓系數(shù)高、流量系數(shù)大的風(fēng)機(jī)，與其它型式的風(fēng)機(jī)相比，在壓力、流量相同的情況下，可以實(shí)現(xiàn)小尺寸和高轉(zhuǎn)速的結(jié)構(gòu)，有利于節(jié)能降耗。但在離心式葉輪機(jī)械中，葉片曲率半徑大，哥氏力、離心力、橫向壓力及粘性等因素相互作用，葉輪和蝸殼內(nèi)的流動(dòng)情況十分復(fù)雜。因此，對(duì)于離心風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流場(chǎng)的直接研究比較困難。為更好地研究離心式風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)流動(dòng)及渦流產(chǎn)生的情況，本課題采用數(shù)值模擬理論研究和實(shí)驗(yàn)研究有機(jī)結(jié)合的方法，在理論研究的基礎(chǔ)上指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)工作。理論研究采用計(jì)算流體力學(xué)軟件NUMECA對(duì)加裝不同開縫葉片的通風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行模擬。
綜上所述，本課題具體內(nèi)容可分為以下兩個(gè)部分：
1)數(shù)值模擬的理論研究。采用NUMECA軟件對(duì)完全按照其真實(shí)尺寸及結(jié)構(gòu)的離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，通過(guò)對(duì)所計(jì)算風(fēng)機(jī)通流部分邊界條件的設(shè)定，準(zhǔn)確模擬風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的三維流動(dòng)情況。分析導(dǎo)致風(fēng)機(jī)葉輪內(nèi)部渦流產(chǎn)生和渦流損失的主要原因，掌握射流一尾流結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生、發(fā)展特性。
2)優(yōu)化研究。設(shè)計(jì)在葉片尾端不同位置上進(jìn)行開縫，并對(duì)安裝新葉輪葉片的風(fēng)機(jī)進(jìn)行模擬計(jì)算，比較開縫前、后的通風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的改善效果，并提出進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的優(yōu)化參數(shù)。
