張有軍　譚琴琴 李博

摘要：葉片數(shù)、安裝角和葉頂間隙等結(jié)構(gòu)參數(shù)是影響風(fēng)機(jī)的性能的主要因素，本文采用正交試驗設(shè)計的方法對外徑為450mm的外轉(zhuǎn)子風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果顯示：優(yōu)化目標(biāo)為靜壓時，風(fēng)機(jī)的靜壓值提升了8.8%；優(yōu)化目標(biāo)為效率時，風(fēng)機(jī)模型比的效率提升了2個百分點。

Abstract： The structural parameters such as the number of blades， installation angle and tip clearance are the main factors affecting the performance of the fan. In this paper， the structural parameters of the rotor blades of the outer rotor with an outer diameter of 450 mm are optimized by orthogonal test design. The optimization result shows that： when the optimization target is static pressure， the static pressure value of the fan is increased by 8.8%； when the optimization target is efficiency， the efficiency of the fan model ratio is increased by 2%.

關(guān)鍵詞：風(fēng)機(jī)；結(jié)構(gòu)參數(shù)；正交試驗；優(yōu)化

Key words： fan；structural parameters；orthogonal test；optimization

中圖分類號：U264.5+2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）32-0163-02

0 引言

風(fēng)機(jī)由風(fēng)葉和電機(jī)兩部分組成，外轉(zhuǎn)子電機(jī)的轉(zhuǎn)子在外，定子內(nèi)嵌于轉(zhuǎn)子中，其結(jié)構(gòu)緊湊，效率高于內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)，配之于風(fēng)葉組成外轉(zhuǎn)子風(fēng)機(jī)在通風(fēng)散熱和制冷等領(lǐng)域有著越來越廣泛的運用，而結(jié)構(gòu)參數(shù)正是影響風(fēng)葉氣動性能的重要因素[1]。

正交試驗設(shè)計是研究多因素多水平的一種設(shè)計方法，它是根據(jù)正交性從全面試驗中挑選出部分有代表性的點進(jìn)行試驗，通過對試驗結(jié)果的分析來了解全面的試驗情況，是一種尋求最優(yōu)組合的高效設(shè)計方法，本文運用正交試驗的方法對我廠的型號為YWF-450S的風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

1 試驗因素及正交表的選擇

YWF-450S的風(fēng)機(jī)（圖1）為我廠早期設(shè)計生產(chǎn)的產(chǎn)品[2]，原始參數(shù)為：葉片數(shù)5，安裝角20°，葉頂間隙6mm，轉(zhuǎn)速1390rpm。靜壓和效率是評價風(fēng)機(jī)性能的兩個重要指標(biāo)，在本次優(yōu)化中，選取靜壓p和效率η作為優(yōu)化目標(biāo)，選取葉片數(shù)z，安裝角β和葉頂間隙Tc作為本次正交試驗的試驗因素，各個因素各取3個水平。正交試驗因素和水平表見表1所示，正交設(shè)計試驗表見表2所示。

2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對風(fēng)機(jī)性能的影響分析

2.1 靜壓計算結(jié)果

對表2正交試驗設(shè)計表中的9組試驗的風(fēng)機(jī)模型進(jìn)行三維建模并進(jìn)行計算，YWF-450S的設(shè)計流量為1.4m3/s，靜壓計算結(jié)果見表3所示。

2.2 極差分析

以葉片數(shù)z來說明因素最優(yōu)水平確定和極差計算過程。

水平1：K1=（49.3+59+60.4）/3=56.2

水平2：K2=（51.2+61.9+91.9）/3=68.3

水平3：K3=（50.5+84.1+90）/3=74.9

葉片數(shù)z的極差R=max（K）-min（K）=74.9-56.2=18.7

靜壓的極差分析見表4。效率的極差分析見表5。

極差R反應(yīng)的是某一因素水平變化時，對實驗結(jié)果的影響的變化幅度，R越大說明此因素對靜壓的影響程度越大，從表4和表5可以看出，三個結(jié)構(gòu)參數(shù)對風(fēng)機(jī)的靜壓和效率的影響趨勢并不一致，對靜壓而言三個因素的最優(yōu)水平組合為：z=6、β=30°、Tc=3mm，對這一組合的風(fēng)機(jī)進(jìn)行建模并計算，靜壓值為91.5Pa，優(yōu)于表3中的所有值，比原有風(fēng)機(jī)的靜壓值提升了8.8%。對效率而言三個因素的最優(yōu)水平組合為：z=5、β=25°、Tc=3mm，對這一組合的風(fēng)機(jī)進(jìn)行建模并計算，效率值為25.6%，優(yōu)于表3中的所有值，比原有風(fēng)機(jī)的靜壓值提升了2個百分點。

3 結(jié)論

三個參數(shù)對風(fēng)機(jī)靜壓的影響程度大小依次是葉頂間隙，葉片數(shù)和安裝角；對效率的影響程度大小依次是安裝角，葉片數(shù)和葉頂間隙。通過對YWF-450S風(fēng)機(jī)進(jìn)行正交試驗優(yōu)化設(shè)計，風(fēng)機(jī)的靜壓值提升了8.8%，效率提高了2個百分點，有效的提升了風(fēng)葉的性能，增加了我廠的行業(yè)競爭力。

參考文獻(xiàn)：

[1]柳品.轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對風(fēng)扇性能和內(nèi)部流動的影響研究[D].杭州：浙江理工大學(xué)，2011.

[2]吳秉禮，高延福.空氣冷卻軸流通風(fēng)機(jī)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007.

[3]許江晨，劉海平.外轉(zhuǎn)子風(fēng)機(jī)散熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J].自動化博覽，2009（08）.