張君

摘要：單葉輪軸流通風(fēng)機是動力學(xué)技術(shù)、機械技術(shù)以及電子技術(shù)等多方面的技術(shù)相互滲透、相互融合的結(jié)合型和實用性機械，由此來說，單葉輪軸流通風(fēng)機是一類綜合性很強的機械，隨著單葉輪軸流通風(fēng)機在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，進一步使各個領(lǐng)域的生產(chǎn)效率和運行環(huán)境的良好性得到了提高，大幅度的增加了員工工作的安全性能，但是由于中國在機械方面的機措施起步比較晚，與國際水平還具有著相當(dāng)?shù)牟罹?。所以單葉輪軸流通風(fēng)機的相關(guān)方面還需要進一步的研究探討，基于這個前提，本文采用了逐步分析和理論分析的方法針對單葉輪軸流通風(fēng)機的葉片扭曲規(guī)律以及薄葉型設(shè)計展開分析和研究，以期為單葉輪軸流通風(fēng)機的改良工作提供相應(yīng)的幫助。

關(guān)鍵詞：單葉輪軸流通風(fēng)機;葉片扭曲規(guī)律;薄葉型;研究設(shè)計

前言

隨著我國國民經(jīng)濟以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用到了人們的生活生產(chǎn)中，為人們的工作帶來了極大的便利，其中就包括通風(fēng)機的使用，在現(xiàn)今社會生產(chǎn)中，通風(fēng)機得到了廣泛的應(yīng)用，無論是化工、冶金石油工程，還是電力、交通、煙草、礦山等工業(yè)領(lǐng)域，都可以看到通風(fēng)機的影子，除此之外，在通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)、取暖等民用設(shè)施當(dāng)中也可以發(fā)現(xiàn)通風(fēng)機的使用。據(jù)統(tǒng)計現(xiàn)今每年我國三機一泵對于電能的消耗大概占到我國總發(fā)電量的30%左右，其性能的好壞對環(huán)保節(jié)能以及促進國民經(jīng)濟的發(fā)展具著非常重要影響作用，所以，設(shè)計出更高效率，并且更廣工況范圍的的流體機械，一直以來都是人們堅持不懈的目標，單葉輪軸流通風(fēng)機便是其中不能缺少的一個重要組成部分。

1.葉片的空間扭曲規(guī)律

在對軸流式通風(fēng)機的現(xiàn)實設(shè)計過程當(dāng)中，通?？梢圆捎米儹h(huán)量或者等環(huán)量的方法對葉片的空間扭曲規(guī)律進行確定，列成公式的形式為：

葉片絕對速度在圓周方向的分量之差（扭速）×葉片半徑環(huán)量指數(shù)=常數(shù)量

當(dāng)環(huán)量指數(shù)等于1時，可以將公式改為：

葉片絕對速度在圓周方向的分量之差（扭速）×葉片半徑=常數(shù)量

這個時候?qū)⒋伺で?guī)律設(shè)計的葉型稱之為等環(huán)量流型，當(dāng)環(huán)量指數(shù)大于等于-1小于等于1時，這個時候?qū)创艘?guī)律扭曲的葉型習(xí)慣，將其命名為變環(huán)量流型，在通常情況下單葉輪通風(fēng)機設(shè)計中一般采用的流型是變環(huán)量流型，在使用變環(huán)量流型的設(shè)計方法中，環(huán)量指數(shù)的取值范圍的選取，對通風(fēng)機的扭曲程度及弦長和全壓等重要參數(shù)沿著半徑方向上的分布規(guī)律具有著一定的影響作用[1]。

1.1環(huán)量指數(shù)與全壓之間的關(guān)系

通過文獻查找的方式，本文參照通風(fēng)機在設(shè)計方面的原理，將葉片在不同半徑上的理論全壓用公式代表為：

全壓=工質(zhì)密度×輪周速度×葉片絕對速度在圓周方向的分量之差

其中，輪周速度=角速度×葉片半徑

所以，公式可以轉(zhuǎn)換為：

全壓=工質(zhì)密度×角速度×葉片半徑×葉片絕對速度在圓周方向的分量之差

1.2環(huán)量指數(shù)與葉片空間扭曲程度的關(guān)系

采用環(huán)量指數(shù)與全壓之間的關(guān)系的公式與圖1相結(jié)合，可以得到下列公式：

相對速度的矢量平均等于：

通過對上文的分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，單葉輪風(fēng)機葉片的進口氣流角沿著半徑方向是減小的，且與環(huán)量指數(shù)無關(guān);環(huán)量指數(shù)的取值直接影響著葉片出口氣流角的變化趨勢，居于著一定的決定性作用。

1.3環(huán)量指數(shù)與葉片弦長之間的關(guān)系

由理想流體不可壓縮流體繞流葉柵的基本關(guān)系式：

葉片弦長=（4 ×全壓）÷（工質(zhì)密度×葉型的升力系數(shù)×相對速度的矢量平均×效率×葉片數(shù)×角速度）

綜合前面三方面的內(nèi)容，可以得出以下公式：

葉片弦長={葉片半徑（1-環(huán)量指數(shù)的取值范圍）÷ }×{（4 ×常數(shù)量）÷（葉型的升力系數(shù)×效率×葉片數(shù)）}

從該式中可以看出，當(dāng)葉片數(shù)和升力系數(shù)等參數(shù)確定下來后，環(huán)量指數(shù)與葉片弦長有關(guān)，通過數(shù)學(xué)方法分析，當(dāng)環(huán)量指數(shù)大于0小于1時，葉片弦長沿著半徑的方向慢慢的減小;當(dāng)環(huán)量指數(shù)大于等于-1小于0時，葉片弦長沿著半徑的方向慢慢的增加，而且隨著環(huán)量指數(shù)絕對值的逐漸增大，葉片弦長增加的幅度在變大，當(dāng)環(huán)量指數(shù)等于1時，葉片弦長增加幅度達到最大值[3]。

2.單葉輪軸流通風(fēng)機的葉片薄葉型設(shè)計

2.1設(shè)計步驟：

第一步，對葉片各個截面上的氣流參數(shù)進行計算;

第二步，對各個截面的葉型展開設(shè)計;

第三步，進行空間扭曲葉片的成型操作;

第四步，對整個方案進行校核與檢驗。

2.2設(shè)計后期操作

設(shè)計完成后，會獲得葉片的型線。為了初步對這種葉片的性能進行確認，采用數(shù)值方法對該通風(fēng)機通流部分的流場進行模擬實驗，并通過試驗臺架對該風(fēng)機的流量以及全壓等參數(shù)進行測試，合格后，方可投入使用。

3.結(jié)論

隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，無論是電廠空冷系統(tǒng)、高層民用建筑領(lǐng)域，還是地鐵、化工石油等領(lǐng)域，都表現(xiàn)出了對單葉輪軸流式通風(fēng)機的市場需求，這些通風(fēng)機的都有著一個共同特點，那就是葉輪直徑和通風(fēng)量都要符合其工況環(huán)境，當(dāng)這些通風(fēng)機的轉(zhuǎn)速過低的時候，槳根和槳尖處的周向速度就會相差較大，這樣一來，氣流的軸向速度就會緊跟著降低，當(dāng)槳葉在正常運轉(zhuǎn)下，繞流的相關(guān)數(shù)據(jù)的變化范圍就會大幅度的增加。為了使得這種商業(yè)壟斷問題得到解決，增加中國風(fēng)機工業(yè)的競爭能力和制造水平，非常需要對單葉輪軸流式通風(fēng)機展開研制。只有這樣，才能夠使我國整體的國民經(jīng)濟穩(wěn)步的上升，保證我國的有一個良好的發(fā)展。

參考文獻：

[1]田夫，袁國凱，趙真真，王曉放，王爽，趙斌.單葉輪軸流通風(fēng)機的葉片扭曲規(guī)律研究及薄葉型設(shè)計[J].風(fēng)機技術(shù)，2014（05）：251-254.

[2]李景銀，楊斌，呂斌.滿足多個工況要求的軸流通風(fēng)機設(shè)計參數(shù)的確定[J].風(fēng)機技術(shù)，2004（06）：131-134+421.

[3]楊殿侯.試談軸流風(fēng)機的設(shè)計計算[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2010（01）：235-239+259.