易喆鑫 李苑蕤 王燦星

（浙江大學(xué)流體工程研究所）

基于控制速度分布的離心通風(fēng)機(jī)葉輪優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究?

易喆鑫 李苑蕤 王燦星

（浙江大學(xué)流體工程研究所）

本文對(duì)離心通風(fēng)機(jī)葉輪優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究，分析了總體參數(shù)和葉片型線(xiàn)對(duì)流動(dòng)效應(yīng)的綜合影響，建立了總體參數(shù)優(yōu)化與回轉(zhuǎn)面型線(xiàn)優(yōu)化間的有機(jī)聯(lián)系，提出了葉輪的總體優(yōu)化方法。分別以?xún)煞N不同型號(hào)離心風(fēng)機(jī)葉輪為原型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)優(yōu)化前后風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬，對(duì)比分析結(jié)果表明：優(yōu)化后的葉輪在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)壓力要求的前提下，全工況葉輪效率明顯提高。優(yōu)化后的葉輪抑制了邊界層的增長(zhǎng)，消除了流動(dòng)分離現(xiàn)象，抑制了流道內(nèi)的二次流現(xiàn)象。說(shuō)明本文建立的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法是可行的。

離心通風(fēng)機(jī)葉輪；流動(dòng)特征；速度分布；優(yōu)化設(shè)計(jì)

0 引言

離心通風(fēng)機(jī)作為一種通用機(jī)械，廣泛應(yīng)用于冶金、電力、水泥、石油和化工等領(lǐng)域，是諸多工業(yè)輸送氣體介質(zhì)的核心機(jī)械和主要耗能設(shè)備之一。葉輪是能量轉(zhuǎn)換的核心部件，也是產(chǎn)生能量損失的主要部件，葉輪的性能直接決定整機(jī)的性能。研究高效的離心葉輪有著重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

國(guó)內(nèi)外對(duì)離心通風(fēng)機(jī)葉輪優(yōu)化設(shè)計(jì)已經(jīng)做了很多的研究，取得了顯著進(jìn)展[1-10]，研究主要集中于兩個(gè)方面：

1）針對(duì)于葉輪總體尺寸參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；

2）針對(duì)于葉片型線(xiàn)進(jìn)行優(yōu)化；以上優(yōu)化設(shè)計(jì)方法均未建立總體參數(shù)優(yōu)化與葉片型線(xiàn)設(shè)計(jì)的關(guān)聯(lián)，難以實(shí)現(xiàn)葉輪的總體優(yōu)化。

本文擬建立基于控制速度分布的離心通風(fēng)機(jī)葉輪總體優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，分析速度分布模型的合理性，確定總體參數(shù)優(yōu)化與葉片型線(xiàn)優(yōu)化之間的關(guān)系，采用考慮旋轉(zhuǎn)與曲率的二維湍流邊界層方程所計(jì)算出的出口邊界層厚度作為優(yōu)化目標(biāo)，從而設(shè)計(jì)高效的離心風(fēng)機(jī)葉輪。

1 葉輪氣動(dòng)設(shè)計(jì)理論

離心葉輪流動(dòng)損失的主要來(lái)源于流道內(nèi)的邊界層增長(zhǎng)與分離、二次流、分層效應(yīng)等復(fù)雜流動(dòng)效應(yīng)[11]。有效控制造成損失的流動(dòng)效應(yīng)就可以減少損失，提升葉輪效率。

1.1 邊界層的增長(zhǎng)與分離效應(yīng)

離心葉輪流道內(nèi)邊界層的增長(zhǎng)決定于邊界層外的速度變化，尤其是速度下降過(guò)快將導(dǎo)致邊界層分離。未分離的情況下，葉輪流道內(nèi)的損失大小主要取決于離心葉輪出口邊界層厚度大小。因此有效控制邊界層的增長(zhǎng)與分離將是葉輪優(yōu)化的關(guān)鍵要素之一。

1.2 流道內(nèi)二次流效應(yīng)

離心葉輪流道內(nèi)二次流效應(yīng)形成的主要根源是旋轉(zhuǎn)與曲率，產(chǎn)生的機(jī)理可表示為

式中，W為相對(duì)速度；s表示相對(duì)流線(xiàn)方向；Ωs為旋度在相對(duì)流線(xiàn)方向的分量；I為旋轉(zhuǎn)滯止總壓；ω為葉輪旋轉(zhuǎn)角速度；z表示旋轉(zhuǎn)軸方向；rc為流線(xiàn)曲率半徑；b表示相對(duì)流線(xiàn)的次法線(xiàn)方向。由上式可得加大進(jìn)口段葉片和子午面曲率半徑，避免型線(xiàn)曲率最大處與子午面曲率出現(xiàn)在相同半徑處，將有利于減弱葉輪流道內(nèi)的二次流效應(yīng)。

1.3 流道內(nèi)分層效應(yīng)

根據(jù)流道內(nèi)分層效應(yīng)的勢(shì)流分析以及葉片載荷的定義可以得出：

式中，Risp為綜合考慮旋轉(zhuǎn)與曲率的理查德森數(shù)；為載荷系數(shù)，即等效于載荷系數(shù)。

由此可以說(shuō)明減速系數(shù)和載荷系數(shù)是速度分布控制的關(guān)鍵參數(shù)。

2 葉輪優(yōu)化設(shè)計(jì)

總體參數(shù)和葉片型線(xiàn)均是控制葉輪流道流動(dòng)效應(yīng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)，因此本文對(duì)總體參數(shù)和葉片型線(xiàn)同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用考慮旋轉(zhuǎn)和曲率的邊界層計(jì)算方法，根據(jù)吸力面邊界層發(fā)展?fàn)顩r作為優(yōu)化判據(jù)。

2.1 總體參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

離心風(fēng)機(jī)葉輪總體參數(shù)主要包括：葉片進(jìn)出口角β1，β2，葉輪進(jìn)出口直徑d1，d2，葉片進(jìn)出口寬度b1，b2，葉片數(shù)z。這些總體參數(shù)既是對(duì)保證葉輪獲取所需流量、壓力和高效率有全局性影響的參數(shù)，又是離心葉輪優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程必須首先確定的參數(shù)，總體參數(shù)間相互關(guān)聯(lián)，因此本文從流動(dòng)控制的角度建立了一系列相互關(guān)聯(lián)的優(yōu)化準(zhǔn)則和目標(biāo)函數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)總體參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1）進(jìn)口加速系數(shù)優(yōu)化準(zhǔn)則

根據(jù)葉輪內(nèi)流動(dòng)的連續(xù)性，對(duì)不可壓縮流體，進(jìn)口無(wú)預(yù)旋的葉輪，可以推導(dǎo)出以下關(guān)系:

式中，b1為葉輪進(jìn)口寬度；d1為葉輪進(jìn)口直徑；為加速系數(shù)；為輪轂直徑比。

加速系數(shù)ξ與風(fēng)機(jī)進(jìn)口形狀有直接關(guān)系，且進(jìn)口氣流的加速或減速影響邊界層發(fā)展和葉輪出口的射流—尾流結(jié)構(gòu)，所以?xún)?yōu)化過(guò)程中需要選擇合理的加速系數(shù)。

2）平均進(jìn)口速度最小準(zhǔn)則

在進(jìn)口減速比及其位置和出口條件固定不變時(shí)，根據(jù)進(jìn)出口速度比與出口邊界層厚度的關(guān)系可得盡可能小的平均進(jìn)口速度，可以獲得最薄的邊界層厚度，并據(jù)此可推導(dǎo)出葉輪進(jìn)出口直徑間的關(guān)系

式中，?為流量系數(shù)；φ為泄漏系數(shù)；τ1為葉片進(jìn)口堵塞系數(shù)；m為葉輪進(jìn)口前盤(pán)位置徑向速度與進(jìn)口徑向速度平均值的比值。

3）當(dāng)量擴(kuò)張角準(zhǔn)則

將擴(kuò)張角在漸寬直圓管中的定義，擴(kuò)展到葉輪流道可得[12]：

式中，θeq為當(dāng)量擴(kuò)張角；l為葉輪通道中心線(xiàn)弧長(zhǎng)；τ2為出口阻塞系數(shù)。

為保證較高擴(kuò)壓比，且流道不易發(fā)生分離，當(dāng)量擴(kuò)張角應(yīng)滿(mǎn)足：6.5°<θeq<12°。當(dāng)量擴(kuò)張角過(guò)大流道易分離，過(guò)小擴(kuò)壓比太低。

4）滿(mǎn)足壓力系數(shù)目標(biāo)函數(shù)

壓力系數(shù)是離心葉輪關(guān)鍵性能參數(shù)之一，設(shè)計(jì)結(jié)果必須滿(mǎn)足壓力系數(shù)的要求，壓力系數(shù)可表示為

2.2 回轉(zhuǎn)面葉片型線(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)

葉片型線(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)中最重要的兩個(gè)環(huán)節(jié)：一、合理速度分布的確定，速度分布是否合理將決定葉片的型線(xiàn)從而影響葉輪的效率。二、吸力面邊界層厚度計(jì)算，葉輪流道內(nèi)吸力面邊界層是反映葉輪內(nèi)部流動(dòng)損失的關(guān)鍵參數(shù)，因此吸力面邊界層厚度以及分離與否將直接決定葉輪效率。本文選擇將吸力面邊界層動(dòng)量厚度作為判斷葉輪優(yōu)化結(jié)果好壞的依據(jù)。

2.2.1 速度分布模型

圖1 平均相對(duì)速度分布形式Fig.1 The forms of average relative velocity distribution

速度分布直接決定葉片型線(xiàn)，從而決定葉輪內(nèi)部流動(dòng)狀況。給定合理可靠的速度分布模型才能控制造成損失的復(fù)雜流動(dòng)效應(yīng)，得到更好的流動(dòng)狀況，從而獲得更高效率的葉輪。

1）平均相對(duì)速度分布

針對(duì)平均相對(duì)速度分布，前人已經(jīng)做了較多的研究，祁大同[6]等通過(guò)分析與實(shí)踐討論了如圖1中的四種相對(duì)速度沿流線(xiàn)的分布形式，最終得出結(jié)論采用曲線(xiàn)2的速度分布形式可以獲得更好的設(shè)計(jì)效果。因此可以采用三次多項(xiàng)式作為平均相對(duì)速度分布模型，即

2）吸力面相對(duì)速度分布

對(duì)于離心葉輪吸力面相對(duì)速度分布由于內(nèi)部流動(dòng)的復(fù)雜性，難于獲得真實(shí)速度分布。本文采取對(duì)葉輪的內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行近似無(wú)粘數(shù)值模擬的方式獲取吸力面的速度分布從而保證了分布模型的可靠性。圖2是某型高效風(fēng)機(jī)計(jì)算得到的吸力面速度分布及其擬合曲線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)四次多項(xiàng)式能夠準(zhǔn)確擬合所獲取的吸力面速度分布。因此，采用四次多項(xiàng)式作為吸力面的速度分布模型，即

圖2 無(wú)粘計(jì)算吸力面附近速度分布擬合Fig.2 The curve fitting of relative velocity distribution near suction surface by inviscid calculation

式中A2,B2,C2,D2,E2為待定常數(shù)系數(shù)。

為了控制葉輪流道內(nèi)的流道損失，本文在分析前人研究成果的基礎(chǔ)上，選擇了如下既體現(xiàn)對(duì)流動(dòng)效應(yīng)控制又能直接控制流道相對(duì)速度分布的流動(dòng)控制參數(shù)：平均速度進(jìn)口段減速比w11，最大減速比w12、吸力邊相對(duì)速度進(jìn)口斜率kin、最大載荷系數(shù)λmax、最大載荷位置lmax。其中為進(jìn)口平均相對(duì)速度Wav1與進(jìn)口段末平均相對(duì)速度Wl1的比值，為進(jìn)口平均相對(duì)速度與平均相對(duì)速度最小值的比值，為進(jìn)口吸力面相對(duì)速度在進(jìn)口處的導(dǎo)數(shù)。

通過(guò)給定流動(dòng)控制參數(shù)值，確定相對(duì)速度分布，即可獲得優(yōu)化后的葉片型線(xiàn)。

2.3 邊界層厚度計(jì)算

對(duì)于吸力邊邊界層動(dòng)量厚度計(jì)算，本文采用了考慮旋轉(zhuǎn)曲率的二維邊界層微分方程組[12]：

其中，u，v分別表示邊界層內(nèi)相對(duì)速度x，y方向分量；ω為葉輪旋轉(zhuǎn)角速度；為拉梅系數(shù)，；μ為動(dòng)力粘度；；p為氣流靜壓；rc為葉片曲率半徑，凸面為正，凹面為負(fù)，壓力面為正，吸力面為負(fù)。

2.4 葉輪優(yōu)化設(shè)計(jì)基本步驟（圖3）

圖3 優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖Fig.3 Impeller optimal design process

3 設(shè)計(jì)實(shí)例結(jié)果

本文分別選擇了兩個(gè)不同型號(hào)的高效離心通風(fēng)機(jī)：1#風(fēng)機(jī)和2#風(fēng)機(jī)作為設(shè)計(jì)原型。1#風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)工況流量為23 000m3/h，，全壓為10 000Pa，轉(zhuǎn)數(shù)為2 900r/min。2#風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)工況流量為10 500m3/h，全壓為9 000Pa，轉(zhuǎn)數(shù)為2 970r/min。在不改變蝸殼的條件下，對(duì)1#和2#風(fēng)機(jī)的葉輪進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而保證了結(jié)果的可比性。根據(jù)運(yùn)用C語(yǔ)言編寫(xiě)的軟件系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲得了總體參數(shù)和葉片型線(xiàn)的最優(yōu)組合。1#和2#風(fēng)機(jī)優(yōu)化前后的葉輪總體參數(shù)如表1所示，1#和2#風(fēng)機(jī)葉輪優(yōu)化后速度分布及優(yōu)化前后葉輪回轉(zhuǎn)面示意圖，如圖4～圖7所示。

表1 1#和2#風(fēng)機(jī)優(yōu)化前后的葉輪總體參數(shù)對(duì)比Tab.1 Comparison of the impeller global parameters between original and optimized 1#and 2#fan

圖4 1#風(fēng)機(jī)葉輪優(yōu)化后速度分布Fig.4 The original and optimized relative velocity distribution of 1#centrifugal fan

圖5 2#風(fēng)機(jī)葉輪優(yōu)化后速度分布Fig.5 The original and optimized relative velocity distribution of 2#centrifugal fan.

圖6 1#風(fēng)機(jī)優(yōu)化前后葉輪回轉(zhuǎn)面示意圖Fig.6 profile of 1#fan rotating surface

圖7 2#風(fēng)機(jī)優(yōu)化前后葉輪回轉(zhuǎn)面示意圖Fig.7 profileof2#fanrotatingsurface

4 葉輪優(yōu)化前后性能對(duì)比分析

4.1 數(shù)值計(jì)算模型

本文數(shù)值模擬的控制方程采用時(shí)均化雷諾方程，湍流模型采用了RNG k-ε模型。進(jìn)口處邊界條件根據(jù)流量給定平均的速度進(jìn)口，出口設(shè)定為自由出流。壁面為無(wú)滑移邊界條件，動(dòng)靜邊界采用MRF模型。對(duì)于進(jìn)出口延長(zhǎng)段采用六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進(jìn)行劃分；對(duì)于葉輪、蝸殼以及進(jìn)氣箱采用了四面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格[10]?？刂品匠滩捎糜邢摅w積法進(jìn)行離散，求解算法采用SIMPLE算法。

4.2 數(shù)值模擬驗(yàn)證

為了驗(yàn)證數(shù)值模擬方法的準(zhǔn)確性，本文以1#風(fēng)機(jī)原型為代表，選取了8個(gè)工況下風(fēng)機(jī)整體數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。各工況下通過(guò)數(shù)值模擬和試驗(yàn)得到的風(fēng)機(jī)壓力系數(shù)和效率曲線(xiàn)如圖8所示，可以看出數(shù)值模擬與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果基本吻合。

圖8 模擬和試驗(yàn)的風(fēng)機(jī)壓力系數(shù)及效率曲線(xiàn)圖Fig.8 The numerical and experimental pressure coefficient and efficiency curve

4.3 葉輪優(yōu)化前后全工況特性對(duì)比分析

本文針對(duì)優(yōu)化前后的葉輪，選用了五個(gè)不同工況：分別是0.6Qd、0.8Qd、Qd、1.2Qd、1.4Qd進(jìn)行了數(shù)值模擬，Qd為設(shè)計(jì)點(diǎn)流量，1#風(fēng)機(jī)和2#風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)流量系數(shù)分別為0.084和0.044，得到了1#風(fēng)機(jī)和2#風(fēng)機(jī)葉輪優(yōu)化前后氣動(dòng)性能曲線(xiàn)圖，如圖9和圖10所示。

圖9 1#風(fēng)機(jī)優(yōu)化前后葉輪壓力系數(shù)及效率曲線(xiàn)圖Fig.9 The original and optimized pressure coefficient and efficiency curve of 1#fan

圖10 2#風(fēng)機(jī)優(yōu)化前后葉輪壓力系數(shù)及效率曲線(xiàn)圖Fig.10 The original and optimized pressure coefficient and efficiency curve of 2#fan

從圖9和圖10可以看出，不同工況下1#和2#風(fēng)機(jī)優(yōu)化后的葉輪壓力系數(shù)與原型接近，全工況下葉輪效率均明顯高于原型。在設(shè)計(jì)流量下，1#風(fēng)機(jī)優(yōu)化后的葉輪全壓效率由原型的79.58%提高到了優(yōu)化后的87.65%，2#風(fēng)機(jī)優(yōu)化后的葉輪全壓效率由原型的83.25%提高到了優(yōu)化后的88.78%。

4.4 葉輪優(yōu)化前后流場(chǎng)對(duì)比分析

圖11 1#風(fēng)機(jī)優(yōu)化前后葉輪回轉(zhuǎn)面速度矢量圖Fig.11 The 1#fan’s velocity vector distribution

圖12 2#風(fēng)機(jī)優(yōu)化前后葉輪回轉(zhuǎn)面速度矢量圖Fig.12 The 2#fan’s velocity vector distribution

圖11和圖12為1#風(fēng)機(jī)和2#風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)流量下優(yōu)化前后葉輪的中間位置回轉(zhuǎn)面矢量圖。從圖11可以看出1#風(fēng)機(jī)原型葉輪每個(gè)流道均存在明顯的分離流動(dòng)現(xiàn)象，并且產(chǎn)生了多個(gè)復(fù)雜旋渦阻塞了吸力面一側(cè)的流動(dòng)，這也是原型葉輪效率較低的重要原因。反觀優(yōu)化后的葉輪，葉輪通道流動(dòng)狀況明顯改善，未出現(xiàn)分離流動(dòng)。圖12葉輪右上角為靠近蝸殼出口位置，可以看出2#風(fēng)機(jī)的原型葉輪出現(xiàn)了嚴(yán)重的分離流動(dòng)，流動(dòng)阻塞了流道的大部分面積。而優(yōu)化后的葉輪內(nèi)部流動(dòng)均非常順暢，速度分布較原型更加均勻。圖13和圖14為1#風(fēng)機(jī)和2#風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)流量下優(yōu)化前后葉輪的靠近蝸殼出口流道截面靜壓云圖和流線(xiàn)圖。從圖中可以看出1#和2#風(fēng)機(jī)原型葉輪流道均存在非常明顯的二次流現(xiàn)象，而優(yōu)化后的葉輪該現(xiàn)象得到了抑制。

圖13 1#風(fēng)機(jī)優(yōu)化前后葉輪流道靜壓云圖和流線(xiàn)圖Fig.13 The static pressure distribution and streamline of 2#fan’s impeller passage before and after optimization

圖14 2#風(fēng)機(jī)優(yōu)化前后葉輪流道靜壓云圖和流線(xiàn)圖Fig.14 The static pressure distribution and streamline of 2#fan’s impeller passage before and after optimization

5 結(jié)論

本文研究了一種基于控制速度分布的離心風(fēng)機(jī)優(yōu)化方法對(duì)離心通風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行總體優(yōu)化，并通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)優(yōu)化前后的葉輪性能以及流場(chǎng)進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明：

1）本文的基于控制速度分布的離心風(fēng)機(jī)葉輪優(yōu)化設(shè)計(jì)方法突破了傳統(tǒng)優(yōu)化方法只針對(duì)于回轉(zhuǎn)面型線(xiàn)優(yōu)化的限制，實(shí)現(xiàn)了離心風(fēng)機(jī)葉輪總體參數(shù)和葉片型線(xiàn)同時(shí)優(yōu)化。

2）運(yùn)用該方法分別對(duì)1#離心風(fēng)機(jī)和2#離心風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)壓力要求的同時(shí)，全工況全壓效率均得到明顯提升。與原型葉輪相比，優(yōu)化后的葉輪成功抑制了邊界層的增長(zhǎng)，消除了流動(dòng)分離現(xiàn)象，且速度分布比原型葉輪更均勻。

3）通過(guò)算例的數(shù)值模擬和性能對(duì)比分析，驗(yàn)證了該葉輪優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的可行性。

[1]潘愛(ài)強(qiáng)，鮑明，易喆鑫，等.基于控制速度分布的離心鼓風(fēng)機(jī)三維葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究[J].風(fēng)機(jī)技術(shù)，2016(1):55-60.

[2]鄧敬亮，楚武利，張皓光.離心葉輪二元葉片型線(xiàn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及分析[J].推進(jìn)技術(shù)，2014，35(7):926-931.

[3]趙復(fù)榮，郭志新.提高多翼風(fēng)機(jī)性能的試驗(yàn)研究[J].流體機(jī)械，1997(2):9-11.

[4]Cadirci S，Selenbas B，Gunes H.Optimization of a Centrifugal Fan Impeller Using Kriging Simulated Annealing[C].Denver:Proceedings of the ASME 2011 International Me chanical Engineering Congress &Exposition，2011.

[5]Songling Wang，Lei Zhang.Optimization Research of Centrifugal Fan with Different Blade Number and Outlet BladeAngle［C］Wuhan:Power and Energy Engineering Conference，2009.

[6]祁大同，李占良.離心風(fēng)機(jī)葉片型線(xiàn)的一種二維逆命題簡(jiǎn)便設(shè)計(jì)方法[J].應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)，1994(3):98-102.

[7]李景銀，牛子寧，梁亞勛.可控減速法設(shè)計(jì)離心風(fēng)機(jī)兩元葉片的研究[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，43(9):67-70.

[8]李琳，余建祖，謝永奇.直升機(jī)用小型高壓離心式風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，29(3):244-247.

[9]張顧鐘.離心風(fēng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究[J].風(fēng)機(jī)技術(shù)，2011(5):26-30.

[10]曾慶松，王燦星.篦冷風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬及內(nèi)流場(chǎng)分析[J].風(fēng)機(jī)技術(shù)，2014，56(5):28-32.

[11]沈天耀.離心葉輪的內(nèi)流理論基礎(chǔ)[M].浙江大學(xué)出版社，1986.

[12]郭濤，朱報(bào)禎.考慮曲率與旋轉(zhuǎn)時(shí)二維不可壓縮湍流邊界層求解的一種積分方法[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1987(5):97-105.

Optimal Design of a Centrifugal Fan Impeller Based on Velocity Control Distribution

Zhe-xin YiYuan-rui LiCan-xing Wang
（Zhejiang University）

An optimal design method for centrifugal impellers,which considers the influence of structural parameters and the blade profile on the flow characteristics is presented.The whole impeller is optimized by establishing a relation between the blade profile and structural parameter optimization.Two centrifugal fan impellers were optimized,the result of CFD numerical simulation shows that the efficiency of the optimized fan impeller has obviously increased.In more detail,the growth of the boundary layer is decreased,the flow separation is avoided,and secondary flow is mitigated,which proves that the optimization method is feasible.

centrifugal fan impeller,flow characteristics,velocity distribution,design optimization

TH442；TK05

1006-8155-(2017)04-0020-07

A

10.16492/j.fjjs.2017.04.0004

浙江省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(2013TD18)資助

2017-01-22 浙江 杭州 310027