[发明专利]一种多翼离心风机及其分组设计方法

说明书

本发明公开了一种多翼离心风机及其分组设计方法，包括蜗壳、设置在蜗壳内的叶轮和蜗舌以及设置在蜗壳侧面的集流器，叶轮包括轮盘、轮盖和叶片，叶片为双圆弧形，叶片的进口安装角β₁为75°～90°，叶片的出口安装角β₂为160°～180°，叶片的进口半径和出口半径分别为160mm和202mm，叶片的两圆弧交接位置R_f为180～195mm，叶片的两圆弧交接位置的安装角为β_f为90°～120°；蜗壳由四段光滑的圆弧片连接构成，圆弧片以等边基方的四角为中心，蜗壳宽度、集流器宽度和叶轮轴向长度的比值为1.31:0.26:1；蜗舌为基于长耳鸮翼型前缘剖面型线的仿生结构；其设计方法为依次对叶轮、蜗壳和蜗舌进行分组改进设计。本发明的风机能够降低流动分离程度，提高效率，明显改善气动性能，设计方法能够降低计算量并具有较高的可靠性。

技术领域

本发明涉及气体动力学领域，尤其涉及一种多翼离心风机及其分组设计方法。

背景技术

与常规的后向离心风机相比，多翼离心风机具有压力系数高、流量系数大、结构紧凑等优点，但也存在流动分离严重、效率低、能源浪费巨大等缺点，因此，如何消除或缓解流动分离现象、降低流动损失，对提高多翼离心风机气动性能、拓展多翼离心风机应用范围、发展节能环保型产品具有至关重要的作用。

目前，制约多翼离心风机性能大幅度提高的瓶颈是集流器、叶轮和蜗壳优化设计方法，国内外学者针对上述问题提出了诸多有效改进措施。温选锋等研究了椭圆形集流器的影响，周水清等研究了偏心集流器的偏心距和偏心角对风机性能的影响，发现较佳参数组合的集流器可以有效提高风机性能；罗嘉陶等研究了翼型叶片尾缘切割方式对多翼离心风机性能的影响，发现沿圆周线方向切除的翼型叶片具有较大的风量和全压，王湛研究了圆弧叶片型线对风机性能的影响，结果表明双圆弧叶片性能优于单圆弧叶片；Han等采用神经网络算法，刘小民等采用仿生技术，对蜗舌形状进行了优化，这些方法均有利于改善蜗舌附近的流动状况。

上述研究工作对多翼离心风机通流部件设计具有一定的指导意义。然而，这些工作大多侧重于风机单个部件的改进或优化，未能细致考虑动静部件尤其是叶轮与蜗壳间的匹配情况，限制了风机效率的进一步提高。事实上，受结构尺寸的限制，多翼离心风机大多数没有扩压器，叶轮与蜗壳之间的非轴对称影响非常明显，基于真实流动准确模拟的多翼离心风机系统综合设计研究还较为匮乏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多翼离心风机及其分组设计方法，风机能够降低流动分离程度，提高效率，明显改善气动性能，设计方法能够降低计算量并具有较高的可靠性。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种基于分组模型及仿生蜗舌的多翼离心风机，包括蜗壳、设置在蜗壳内的叶轮和蜗舌以及设置在蜗壳侧面的集流器，其特征在于：所述叶轮包括轮盘、轮盖和叶片，所述叶片为双圆弧形，叶片的进口安装角β₁为75°～90°，叶片的出口安装角β₂为160°～180°，叶片的进口半径和出口半径分别为160mm和202mm，叶片的两圆弧交接位置R_f为180～195mm，叶片的两圆弧交接位置的安装角为β_f为90°～120°，叶片的两圆弧交接位置R_f处于叶片中间靠近出口的位置，且从叶轮进口起的第一圆弧半径大于第二段圆弧半径；所述蜗壳由四段光滑的圆弧片连接构成，所述圆弧片以等边基方的四角为中心，蜗壳宽度、集流器宽度和叶轮轴向长度的比值为1.31:0.26:1；所述蜗舌为基于长耳鸮翼型前缘剖面型线的仿生结构。

进一步，所述叶片的进口安装角β₁为81.72°，叶片的出口安装角β₂为180°，叶片的两圆弧交接位置R_f为187.76mm，叶片的两圆弧交接位置的安装角为β_f为95.17°。

进一步，所述蜗舌为长耳鸮翼型前缘剖面型线前缘的6.5％。