王曉燕，張紹廣，雷戽雨

(1.沈陽航空航天大學 機電工程學院，沈陽 110136;2.沈陽盛納機械制造有限公司，沈陽 110200)

離心式風機及其結構的研究進展

王曉燕1，張紹廣1，雷戽雨2

(1.沈陽航空航天大學 機電工程學院，沈陽 110136;2.沈陽盛納機械制造有限公司，沈陽 110200)

工業(yè)風機根據氣體進入葉道的方向不同可以分為軸流式、離心式和混流式三種。離心風機應用最為廣泛，其性能的提升對節(jié)約能源具有重大的意義。主要對離心風機的研究進展進行綜合評述。介紹了離心風機葉輪、蝸殼、集流器三大主要部件以及每個部件的國內外研究進展。分析了各個部件對風機性能的影響，闡明了不同優(yōu)化方法對離心風機性能的提升效果。論述了激光增材制造技術和相似原理在離心風機設計制造中的應用，并從市場需求的角度對離心風機優(yōu)化設計技術愿景進行了展望。

離心風機；增材制造；相似原理；研究進展

18世紀歐洲蒸汽機車的出現(xiàn)，使得鋼鐵工業(yè)、煤炭工業(yè)迅速發(fā)展，同時也使上游產業(yè)通風機、鼓風機、壓縮機快速發(fā)展起來。離心風機是工業(yè)風機的一種，廣泛應用于能源、化工、冶煉、造紙、以及環(huán)保等重要行業(yè)，是工業(yè)生產的重要配套設備，同時也是能源消耗的大戶。據統(tǒng)計，國內風機每年消耗總發(fā)電量的6%左右，其中有一半是離心風機耗電。因此研究提高風機整體性能的方法，對節(jié)約能源具有重大的意義[1]。目前，國內外的離心風機正朝著大型化、高效化、高速小型化、低噪聲化、節(jié)能化方向發(fā)展[2]。在迎合市場需求的過程中，風機的研發(fā)經歷了漫長的技術發(fā)展階段，國內外的相關科技工作者們以結構優(yōu)化為手段，在提升風機的節(jié)能減排和降噪功效方面做了大量的研究工作，建立了相對完善的風機設計體系。本文對離心風機結構研究進展，激光增材制造技術和相似原理在風機設計中的應用進行了綜合評述。

1 離心風機主要部件的研究進展

離心風機由集流器、葉輪(葉輪由前盤、后盤和葉片組成)、蝸殼、出口、截流板(蝸舌)、支架組成。葉輪、蝸殼、集流器為離心風機的三大主要部件，葉輪是離心風機的旋轉部件，主要起著傳遞能量的作用；蝸殼主要用來收集來自葉輪的增壓氣體，并將部分動壓轉化為靜壓，最后將氣體從出口導出；集流器具有保證氣流均勻地流入葉輪進口截面，以降低流動損失提高葉輪的效率的作用，下面分別介紹這三部分國內外的研究進展。

1.1 葉輪結構的研究進展

風機運行過程中，葉輪是影響離心風機效率高低、壓力系數和流量系數大小以及噪聲水平高低的核心部分。葉片結構包括葉片的形狀及葉片組合情況兩部分。葉片形狀主要有直線型、弧線形和機翼型三種。根據葉片出口安裝角的不同，葉片又可分為前向、徑向、和后向三種類型。國內外眾多學者在離心風機葉片結構及葉片材料等方面進行了深入研究。

葉輪內的流動損失主要發(fā)生在葉道內，2007年劉開鋒等[3]針對減小葉道內流動損失，提出了葉片的等減速流型，并有效提高了風機的效率。2014年吳讓利等[4]采用了‘雙弧段’葉片，并將此葉片與等速型葉片進行對比，獲得了更寬的穩(wěn)定工況范圍和更高的全壓。為了獲得最佳的葉片形狀，2015年Young-Tae Lee等[5]采用數值模擬與試驗相結合的方法，分別對S型葉片、直葉片、前向型葉片、后向型葉片進行了研究，認為前向型葉片的風機運行效果最好,最大流量可以達2.2 m3/min。

葉輪流道內的回流為無效功率，不僅會降低風機效率，還會增大風機的噪聲。為了減小葉輪流道內的回流區(qū)，葉片組合經歷了只有主片到主葉片與分流葉片組合的變化。2012年Jin-Hyuk Kim等[6]對具有分流葉片的離心風機進行了數值研究。他們的研究結果表明，通過改變具有分離葉片葉輪的主葉片數量，可以有效減小葉輪流道內的回流區(qū)域。

噪聲的高低是評價風機質量好壞的一個重要方面[7]，上述改進方法均未考慮葉片改善后對風機噪聲的影響。葉片后緣的改進對于改善風機性能、降低風機噪聲具有重要的意義[8]，眾多學者對風機葉片的后緣進行了改進研究。2011年Seung Heo等[9]將葉片的線性后緣改為S型后緣，發(fā)現(xiàn)S型后緣葉片可以有效降低空調風機的噪聲，使噪聲降低接近2.2 dB。2012年劉小民等[10]利用逆向工程提取了蒼鷹尾緣的降噪元素，建立了仿生鋸齒后緣葉片。通過對仿生鋸齒后緣葉片和標準葉片進行三維流場和聲場計算，結果表明仿生鋸齒形葉片的總A計權聲壓級比標準葉片降低了9.8 dB，并詳細論述了鋸齒形仿生葉片降低氣動噪聲的機理。

科技工作者對于特殊工作環(huán)境和工作性質的風機葉片選材也進行了相關的研究，如：金屬葉片對溫度普遍比較敏感，為了增強葉片的耐高溫特性，2008年Tahsin Engin等[11]對半開式陶瓷葉輪在800 ℃高溫下進行了試驗研究，包括在溫度升高的情況下，徑向間隙和葉輪幾何形狀對此種葉輪性能的影響。試驗結果表明，徑向間隙對簡單陶瓷葉輪的幾何形狀影響不大，并且溫度對這種葉輪的徑向泄漏量影響也不顯著。

1.2 蝸殼結構的研究進展

蝸殼的結構形狀對離心風機的內部流場有很大的影響。蝸殼的幾何形狀參數包括蝸殼的橫截面面積的圓周變化、橫截面形狀、橫截面的徑向位置、蝸殼入口位置、蝸舌的結構五部分[12-13]。蝸舌的位置、形狀和角度，在避免蝸殼內部沖擊、減少分離損失和降低噪聲等方面起著重要的作用[14-16]。

按橫截面形狀的不同，蝸殼可以分為矩形截面蝸殼、平行壁蝸殼(如圖1)、圓形截面蝸殼等。2001年 Reunanen等[17]研究了截面形狀對風機性能的影響，對比了圓形截面蝸殼和矩形截面蝸殼形狀對風機性能的作用。研究結果表明小流量情況下截面形狀的不同對風機的壓力和流量都有很大影響。為了得到圓形截面蝸殼和矩形截面蝸殼哪個效果更好，2012年范厚傳[18]等在全工況下，對圓形截面蝸殼和矩形截面蝸殼對渦輪性能的影響進行了對比分析。研究結果表明，采用圓形截面的渦輪效率高于矩形截面的渦輪。2016年C.Hariharan和M.Govardhan[19]對平行壁蝸殼進行了研究，發(fā)現(xiàn)對于相同的外部尺寸，平行壁蝸殼比現(xiàn)有的矩形截面蝸殼多近40%的橫截面積，結構更加緊湊，使離心風機工作性能提升，效率更高，能耗更低。

圖1 平行壁蝸殼

圖2 蝸殼型線改進圖

蝸殼線型的設計方法同樣是影響風機工作效率的主要因素之一。基于一元流動假設，要使蝸殼風道中的氣流壓力與動量矩不發(fā)生變化，蝸殼內壁型線應是一條對數螺旋線。傳統(tǒng)的一維設計方法有等邊基元法和不等邊基元法，然而等邊基元法和不等邊基元法，做出的蝸殼型線與對數螺旋線之間都存在較大誤差。1999年上海理工大學葉増明等[20]提出蝸殼型線的一種新的繪制方法，做出的蝸殼型線更接近對數螺旋線或阿基米德螺線，并得到了廣泛的應用。以上三種設計方法雖然在工程上得到了普遍的應用，但是其設計均是按照對數螺旋線進行設計。蝸殼型線按照對數螺旋線進行設計，基于以下四點假設(1)蝸殼中流動是穩(wěn)定的；(2)忽略流體的粘性；(3)流體從葉輪中的出流速度均勻；(4)蝸殼內充滿流體。上述假設除第1、4條能基本滿足外，第2、3條均與實際情況有較大出入[21]。隨著數值計算條件的改善，蝸殼的優(yōu)化設計方法也越來越完善。2015年Beena.D.Baloni等[22]提出蝸殼優(yōu)化設計的田口方法，研究表明在蝸殼寬度為1.5倍葉輪寬度、蝸舌角為24°、蝸殼外徑向位置減少10%時，風機的全壓和流量都有明顯的提高。

1.3 集流器結構的研究進展

集流器的結構型式和位置型式對離心風機的內流特性有很大的影響。目前常采用的集流器形狀有圓筒形、圓錐形、錐弧形和噴嘴形四種[23]，這些傳統(tǒng)的集流器截面形狀大多為圓形。這種在圓周方向上的對稱結構不一定適用于葉輪進口的非對稱流場，2011年溫選鋒等[24]針對中央空調中廣泛應用的多翼離心風機，設計了截面形狀為橢圓形的集流器。并對橢圓形集流器不同的偏心角和偏距進行了試驗研究，結果表明具有合理結構參數和安裝位置的橢圓形集流器可以在提高風機氣動性能的同時，降低風機的噪聲。

集流器的位置型式對離心風機的流動特性也有很大的影響，位置型式主要涉及兩部分：集流器的安裝方式、集流器與葉輪之間的軸向間隙。集流器的安裝方式有對心安裝與偏心安裝兩種，有學者研究認為集流器的偏心安裝可以提高離心風機的氣動特性[25]。2005年王嘉冰等[26]對進氣口偏心安裝進行了數值研究，研究表明風機進氣口向蝸殼內側偏置適當距離，可以提高風機的氣動特性，但是該研究文獻并沒有給出具體的偏心距。2012年楊昕等[27]研究了集流器偏心安裝，對風機氣動特性與噪聲的影響進行了實驗研究，分別給出了使風機整體性能最好和噪聲最低的偏心比與偏心角。

集流器與葉輪間隙是影響風機工作性能的另一個重要因素。2002年莊鎮(zhèn)榮[28]經研究認為集流器與葉輪之間的軸向間隙為葉輪外徑的0.020-0.025倍為宜，然而并沒有說明此間隙影響風機性能的原因。2013年Mojtaba Gholamian等[29]采用數值模擬的方法，應用不同的模型和網格劃分方式，分析了集流器與葉輪之間的軸向間隙對風機整體性能的影響及風機內流場的流動模式和機理，給出了此軸向間隙影響風機效率和性能的原因。

綜上所述，近年來國內外眾多學者對離心風機的結構進行了深入研究，取得了較大的進展，許多研究成果已經成功應用到風機產品中，但優(yōu)化離心風機結構的同時，改進風機的加工工藝依然是科研人員和企業(yè)面臨的重大課題。

2 離心風機設計方法的研究進展

離心風機設計方法隨著數值計算條件的不斷改善，也不斷地發(fā)展和完善。傳統(tǒng)的離心風機設計方法均按一元理想流處理。假設葉輪中的流體流動是恒定流，葉輪中葉片數目為無窮多個且葉片無限薄，考慮實際葉片數影響的修正因子(滑移率)，是早期風機設計的經典研究方法。這種方法未考慮到風機三大部件之間的相互影響，并且在風機設計中還有很多經驗成分。1998年朱之墀等[30]對離心風機內部流場進行了數值研究，將離心風機分為三個程序分別計算，再考慮部件之間的相互影響，改進了風機的結構，提高了風機的性能。但此種方法對設計人員要求較高，編程比較復雜。隨著整機流場數值模擬技術的出現(xiàn)，離心風機的設計更加方便快捷。2004年Weixiong Wang等[31]應用計算機流體計算(CFD)技術，對離心風機整機進行了數值研究，并分析了葉片入口角和葉輪間隙對離心風機的影響，根據優(yōu)化設計的參數制造了樣機與數值模擬結果基本相符。隨著離心風機三維設計軟件的開發(fā)應用，如CFturbo、TURBOdesign等，大大提高了離心風機的設計效率。2013年鄧建剛等[32]應用CFturbo軟件對離心風機模型進行了優(yōu)化設計，并制造樣機進行試驗，證明此方法設計的風機滿足要求。然而，生產廠加工制造風機需要二維工程圖，為了將三維設計模型快速轉化為二維工程圖，2014年李銳等[33]利用Solidworks和Visual Basic，開發(fā)出風機主要零部件的參數化造型與制圖軟件，實現(xiàn)了風機參數化三維造型與二維工程圖紙繪制相結合的風機CAD 系統(tǒng)，提高了風機的設計與生產效率。

有了現(xiàn)代設計方法和整機的數值模擬技術，如果設計滿足要求，就可以試制樣機并進行測試。全尺寸樣機試驗是準確了解風機氣動特性、繪制載荷分布的最好方法，并可以對各種計算方法的準確性進行驗證[34]。隨著能源、化工和礦業(yè)等行業(yè)生產設備工作負荷的不斷增大,與其相配套的風機的容量也隨之增大。風機的大型化與葉輪結構的復雜化，大大增加了試驗樣機的制造難度和制造成本。隨著激光增材制造技術的發(fā)展和相似原理的逐漸成熟，科研人員將這些技術應用到大型風機的設計制造中，不僅可以制造出復雜結構的葉輪，還降低了風機樣機的制造成本。下面分別介紹這兩種技術在風機設計制造中的應用。

2.1 激光增材制造技術在離心風機中的應用進展

增材制造技術(AM)是基于微積分的思想，通過計算機輔助設計(CAD)的設計數據將材料逐層累加起來制造實體零件的技術，相對于傳統(tǒng)的材料去除(切削加工)技術是一種(自下而上)材料累加的制造方法。增材制造技術不同于傳統(tǒng)的加工過程，它是基于材料的增量制造(MIM)[35]。

工程人員對離心風機的高性能要求，造成葉輪結構的復雜程度越來越高，給傳統(tǒng)的制造工藝帶來了很大難度，金屬零件的增材制造技術日益成熟并獲得了風機領域的廣泛關注。2015年在中國國際風機會議上，陳忠和等[36]詳細論述了增材制造技術在風機葉輪上應用的可行性，認為高能增材制造技術應用于風機葉輪制造的時機已經成熟。2016年8月，隸屬于美國能源部的先進制造辦公室(AMO)[37]，用3D打印技術制造了13米長的風力渦輪葉片模具，大大降低了風力渦輪機的開發(fā)成本。

目前，增材制造技術已經在航空領域得到了廣泛的應用。GE公司預計未來可在航空發(fā)動機各部位應用金屬直接增材制造零部件[38]，航空發(fā)動機可應用的金屬直接增材制造零部件的示意圖如圖3。增材制造技術可以制造出復雜的航空發(fā)動機葉輪，充分說明增材制造技術在風機葉輪上應用的可行性。

圖3 金屬直接增材制造零部件示意圖

2.2 相似原理在離心風機中的應用進展

相似原理具有兩大分支：量綱分析法和方程分析法[39]。量綱分析法可以幫助人們對復雜的物理現(xiàn)象進行定性分析，即使無法建立微分方程式，但只要知道這些現(xiàn)象包含的物理量，就能求出它們的相似準則，從而提供找出現(xiàn)象規(guī)律性的可能性，它的理論核心就是Buckkingham的π定理[40]。方程分析法是利用描述現(xiàn)象的基本微分方程組和全部單值性條件來導出相似準則的，其主要內容是相似三定理[41]。相似理論己被廣泛地應用在許多生產領域和科學研究領域，如航空航天[42-43]、船舶與水下航行器[44]、機械[45]、材料、管道輸送等，它在解決生產和科研問題中起到了重要的作用。

風機的相似律是根據相似原理導出的，在風機的研制選用和運行調節(jié)等方面有著重要意義。首先，研制新的風機尤其是大型機，可以運用相似原理在較小的模型機上進行試驗，然后再將試驗結果推廣到實型機器。其次，可以建立同一系列幾何相似的風機之間性能參數之間的關系。最后，根據風機在相似工況點之間性能參數的關系，可以用于風機的運行調節(jié)[46]。目前由于風力機風洞試驗條件的限制，使相似原理在風力機方面得到了廣泛的應用，眾多學者在此領域進行了研究。2008年陳榮盛等[47]基于流體機械流動相似原理，提出了風力機械的相似準則。2015年李仁年[48]等以風力機的相似準則為基礎，對33 kW的風力機進行了研究，運用雷諾模型法和運動相似關系建立縮比模型，結果表明縮比模型的表面流動情況與原型相似，力特性參數換算結果的相對誤差均在2%以內。

應用相似原理在研發(fā)大型風機時，可以應用小型風機的關鍵技術，然后在此基礎上進行設計而不需要從零開始，這樣可以節(jié)省風機的研發(fā)成本。我國科學家錢學森曾指出，相似理論“能使氣體動力學問題得到大大地簡化，可以節(jié)省許多時間和精力”，但是“這樣的收獲自然不可能不付出代價，那就是得犧牲一些普遍性。必須對流體的屬性加上某些限制，否則這樣有力的相似律是得不出來的?！盵49]

3 結論

離心風機經歷了100余年的研究，在結構優(yōu)化和設計方法等方面取得了巨大的進展。本領域學術水平的不斷提高，大量的研究成果為離心風機行業(yè)產品整體性能提升和產品更新?lián)Q代提供了技術支持和保障。在國際上離心風機研發(fā)技術和性能水平取得明顯進步的同時，國內的風機企業(yè)尤其是中小微風機生產企業(yè)還處于粗放式生產模式，存在著制造工藝水平不高、制造自動化水平較低、企業(yè)缺乏自主創(chuàng)新和基礎理論研究的意識薄弱與能力低下等問題。要徹底改變這種狀態(tài)，企業(yè)除了避免急功近利，走可持續(xù)發(fā)展的企業(yè)之路外，政府的市場導向和政策的扶持也是非常必要的手段。在技術上走產學研合作的道路，增強企業(yè)的創(chuàng)新能力，使企業(yè)逐漸成為風機的技術研發(fā)主體。目前，國內風機每年消耗總發(fā)電量的6%左右，研究提高風機整體性能的方法，對節(jié)約能源具有重大的意義。本文從市場需求的角度對離心風機優(yōu)化設計技術進行了展望，主要實現(xiàn)以下愿景。

(1)提高風機的優(yōu)化設計方法，節(jié)約風機的開發(fā)成本。在研發(fā)階段將風機相似原理與數值計算的方法相結合，彼此進行驗證，降低風機樣機制造的風險與制造成本。

(2)提高風機的制造技術和風機產品質量,增強我過風機產品的國際市場競爭力。隨著設計方法的改進，葉輪結構越來越復雜。加大激光增材制造技術在風機上應用的研發(fā)力度，發(fā)揮其優(yōu)越性，與傳統(tǒng)的機械加工相結合，促進我國風機的進步與發(fā)展。

[1]董博,田鵬,吳一丁.泵與風機系統(tǒng)運行方式及節(jié)能方法實現(xiàn)[J].中國高新技術企業(yè),2008(18):72-73.

[2]李燕平.離心風機葉輪的有限元分析[D].楊凌:西北農林科技大學,2012.

[3]劉開鋒，梁亞勛，李景銀.應用“等減速流型”提高燒結鼓風機模型效率的試驗研究[J].風機技術,2007(3)：7-9.

[4]吳讓利,吳沛佳,秦國良.葉片型線對離心風機性能影響的研究[J].風機技術,2014(1):31-36.

[5]YOUNG-TAE LEE,HEE-CHANG LIM.Performance assessment of various fan ribs inside a centrifugal blower[J].Energy,2016(94):609-622.

[6]JIN-HYUK KIM,KYUNG-HUN CHA,et al.Numerical Investigation on Aerodynamic Performance of a Centrifugal Fan with Splitter Blades[J].International Journal of Fluid Machinery and Systems,2012(4):168-172.

[7]冉苗苗.多翼離心風機的 CFD 分析及噪聲預測[D].武漢：華中科技大學，2007.

[8]劉小民，趙嘉，李典.單圓弧等厚葉片前后緣多元耦合仿生設計及降噪機理研究[J].西安交通大學學報,2015,49(3):1-10.

[9]SEUNG HEO,CHEOLUNG CHEONG,TAE-HOON KIM.Development of low-noise centrifugal fans for a refrigerator using inclined S-shaped trailing edge[J].International Journal of Refrigeration,2011(34):2076-2091.

[10]劉小民，湯虎，王星,等.蒼鷹翼尾緣結構的單元仿生葉片降噪機理研究[J].西交通大學學報,2012,46(1):35-41.

[11]TAHSIN ENGIN,MESUT GUR A,REINHARD SCHOLZ.Effects of tip clearance and impeller geometry on the performance of semi-open ceramic centrifugal fan impellers at elevated temperatures[J].Experimental Thermal and Fluid Science,2006(30):565-577.

[12]BOWERMAN R D,ACOSTA A J.Effect of the volute on performance of a centrifugal-pump impeller[J].Trans ASME，1957,79(5):1057-69.

[13]WROSTER R C.The flow in volutes and its effect on centrifugal pump performance[J].Proc Inst Mech Engg，1963,177:843-75.

[14]DONG R,CHU S,KATZ J.Effect of modification to tongue and impeller geometry on unsteady flow,pressure fluctuation and noise in a centrifugal pump[J].Trans ASME,J Turbomach,1997,119(July):506-515.

[15]PAN D,WHITFIELD A,WILSON M.Design considerations for the volutes of centrifugal fans and compressors[J].Instn Mech Engrs,1999;213(Part C).

[16]NEISE W.Noise reduction in centrifugal fans:a literature survey[J].J Sound Vib,1976,45(3):375-403.

[17]A.Reunanen,Experimental and numerical analysis of different volutes in a centrifugal compressor Ph.D.Thesis[C].Lappeenranta University of Technology,2001.

[18]范厚傳,王航,劉云崗,等.矩形截面與圓形截面蝸殼對渦輪性能影響的比較研究[J].2012(6):21-25.

[19]HARIHARAN C,GOVARDHAN M.Improving performance of an industrial centrifugal blower with parallel wall volutes[J].Applied Thermal Engineering,2016(109):53-64.

[20]葉增明，朱婷婷.離心通風機蝸殼型線繪制方法的改進[J].風機技術，2008(5):30-32.

[21]黃宸武，區(qū)穎達. 空調器多翼離心風機蝸殼型線的試驗研究[J].流體機械,2001,29(12):6-8.

[22]Beena D.Baloni,Yogesh Pathak,S.A.Channiwala.Centrifugal blower volute optimization based on Taguchi method[J].Computers & Fluids.2015(112):72-78.

[23]何祥濱.多級離心風機內部流場研究與結構優(yōu)化[D].廣州:華南理工大學,2012.

[24]溫選鋒,楊昕,祁大同，等.橢圓形進口集流器對多翼離心風機性能影響的實驗研究[J].西安交通大學學報,2011(11):45-51.

[25]周水清,李輝,王軍,等.集流器偏心對前彎離心風機氣動性能影響分析[J].工程熱物理學報,2015,36(7):1466-1470.

[26]王嘉冰,區(qū)穎達.集流器結構對多翼離心風機性能的影響[J].流體機械,2005,32(10):22-25.

[27]楊昕,溫選鋒,袁民建,等.雙吸多翼離心風機進口集流器偏心安裝的試驗研究[J].流體機械,2012,40(2):1-4.

[28]莊鎮(zhèn)榮.集流器對前向多翼離心通風機氣動性能的影響分析[J].風機技術,2002(3):14-15.

[29]Mojtaba Gholamiann,Gurram Krishna Mohan Rao.Effect of axial gap between inlet nozzle and impeller on efficiency and flow pattern in centrifugal fans,numerical and experimental analysis[J].Case Studies in Thermal Engineering,2013(1):26-37.

[30]朱之墀,黃東濤,邊曉東,等.離心風機現(xiàn)代設計研究[J].中國機械工程,1998,9(8):54-56.

[31]ZHAO YU,SONG LI,WENQI HE,et al.Numerical Simulation of flow field for a whole centrifugal fan and analysis of the effects of blade inlet angle and impeller gap[J],HVAC&R Research,2004,11(2).

[33]王立杰,潘地林.離心風機三維參數化及Gambit二次開發(fā)[J].風機技術,2014(2):43-46.

[32]鄧建剛,辛大蘭,肖云峰,等.離心風機數字化設計與實驗研究[C].首屆中國風機學術會議論文,2013,85-89.

[33]李銳,許敏,陳雷.通用離心風機參數化設計系統(tǒng)的開發(fā)[J].風機技術,2014(1):43-50.

[34]黃宸武.基于相似理論風力機氣動性能預測研究[D].北京:北京科學院大學,2012.

[35]CHUA C K,LEONG K F,LIM C C S.Rapid prototyping:principles and applications[M].Singaproe:M World Scientific Publishing Company,2010.

[36]張忠和,陳煒,王志強,等.高能束激光增材制造技術在風機葉輪上的應用研究[C].第二屆中國國際風機學術會議摘要.2015.CBF-0099.

[37]AMO用3D打印制造13米長的風力渦輪葉片模具[EB/OL].3D打印世界,http://news.bjx.com.cn/html/20160803/758060.shtml.下載時間：2016-11-05.

[38]王強,孫躍.增材制造技術在航空發(fā)動機中的應用[J].2014.25(9):6-10.

[39]邱緒光,著.實用相似理論[M].北京：北京航空學院出版，1988.

[40]談慶明.量綱分析[M].合肥：中國科學技術大學出版社，2005.

[41]劉樹紅，吳玉林，左志鋼.應用流體力學(第二版)[M].北京：清華大學出版社，2012.

[42]張帥，肖飛，徐吉輝，等.基于相似理論和貝葉斯理論的航材失效率確定[J].電光與控制，2015,22(4):84-87.

[43]夏存江，王聃.基于相似理論的航空發(fā)動機風扇轉速換算方法的改進[J].航空動力學報，2016,31(4):942-947.

[44]張效慈.水下爆炸試驗相似準則[J].船舶力學，2007,11(11)：108-118.

[45]羅中，朱云鵬，韓清凱，等.動力學相似理論及在結構振動分析中的應用研究評述與展望 [J].機械工程學報，2016,52(23):115-134.

[46]伍悅濱,朱蒙生，著.工程流體力學泵與風機[M].北京:化學工業(yè)出版社，2005.

[47]榮盛,張禮達,任臘春.基于相似理論的風力機力特性分析[J].水力發(fā)電，2008(8):92-94.

[48]李仁年,劉姝君,李德順,等.基于相似理論的風力機氣動特性分析[J].太陽能學報，2015(12):2917-2921.

[49]森著,徐華舫，譯.氣體動力學諸方程[M].北京:國防工業(yè)出版社,1966.

(責任編輯：陳素清 英文審校：唐亮)

Review on centrifugal fan and its configuration

WANG Xiao-yan1,ZHANG Shao-guang1,LEI Hu-yu2

(1.Mechanical and electrical engineering School,Shenyang Aerospace University,Shenyang110136,China;2.Shenyang Synart Machinery Manufacturing Co.Ltd,Shenyang110200,China)

Industrial fans can be commonly classified as three types based on the air flow direction into the blade,including axial flow type,centrifugal type and mixed flow type,and centrifugal type fan is the most popular one.The performance improvement of centrifugal type fan is significant for energy saving.In our paper,we mainly review the literatures on centrifugal type fan,and its three main components:impeller,volute and current collector are introduced.We also analyze the performance influences of each component and clarify the effect of different optimization methods.Additionally,the applications of laser additive manufacturing technology and similar principle are described in the design and manufacture.Finally,we try to predict the future of centrifugal type fan optimal design technology from the perspective of market demand.

centrifugal type fan;additive manufacturing；similar principle；research progress

2016-11-10

王曉燕(1975-)，女，遼寧沈陽人，副教授，主要研究方向：機械可靠性工程及優(yōu)化設計，E-mail:wlfn2005@163.com。

2095-1248(2017)03-0056-07

TH442

A

10.3969/j.issn.2095-1248.2017.03.008