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1 氣動設計分析

根據(jù) Eck 理論[1]、風機氣動設計[2-3]、整機流場數(shù)值模擬[3-4] 、變工況性能數(shù)值預估[5]以及小比轉速設計流量的選擇[6-7] 等經(jīng)驗，認為用戶設計要求會帶來以下幾個需要解決的問題。

( 1 ) 特高比轉速帶來的特大流量、低全壓使葉輪進口直徑和寬度增大、葉輪通道變短，這樣進風口出口段、葉輪進口段和葉輪內流動擴壓增大，同時也使蝸殼螺旋角和寬度增大，不僅使蝸殼流道內的擴壓增大，擴壓引起分離，會大大降低葉輪效率，也使蝸殼和進風口損失增大，很難有好的風機性能。同時，由于分離流嚴重，必須采用 RNG 湍流模式數(shù)值模擬，即使這樣，性能預估的精度也大為下降，增加了氣動設計和優(yōu)化的困難。

( 2 ) 對于高比轉速風機，如采用用戶要求的設計流量進行設計，設計工況的效率不是最高，最高效率點的流量比設計流量低，變工況曲線向小流量偏移，大流量性能差，所以需要提高設計流量來進行氣動設計，我們稱它為選擇流量設計，選擇流量設計的好處是比一般按用戶設計流量設計可增多葉輪進口直徑和葉片出口角 2 個優(yōu)化參數(shù)。對于特高比轉速風機帶來的這種性能曲線偏移更大，但缺乏這種選擇流量設計的經(jīng)驗，數(shù)值模擬精度又不夠，不僅增加氣動設計和優(yōu)化的難度，也特別需要性能試驗來提供數(shù)據(jù)。

( 3 ) 3-108 風機設計中，需要的幾個重要的經(jīng)驗設計參數(shù)如進口加速系數(shù)、進口角、葉輪進出口寬度比、葉輪前盤、進風口圓弧和蝸殼螺旋角等會有很大不同，特別是進口加速系數(shù)會很小，但我們缺乏特大比轉速風機的設計經(jīng)驗，不敢冒然使用，但又必須開創(chuàng)先例，否則就沒有特色。

2 　首輪 3-108 № 8 樣機設計和試驗

首先確定選擇的設計流量和全壓。參考 4-73 改型的選擇流量和用戶設計流量比值，考慮到 4-73 改型的預估全壓和試驗全壓的差別，通過選擇 3 個設計流量 29500m3 /h 、 31500m3 /h 和 32500m3 /h ，對應不同的全壓，經(jīng)過多次整機變工況性能數(shù)值預估，最終確定首輪選擇設計流量為 31500m3 /h ，選擇全壓為 1420Pa 進行氣動設計，這樣其變工況性能數(shù)值預估得到的最佳效率點接近廠方設計工況流量，且其數(shù)值預估全壓能達到廠方要求的全壓。

3 　第二輪 3-108 № 8 樣機設計和試驗

第二輪樣機設計改進方向：利用選擇流量設計在滿足用戶設計流量時的全壓要求下盡量提高效率，并使大流量區(qū)性能曲線比較平坦，用戶設計風機氣動設計流量點的效率盡量接近最佳效率。