离心风机在国民经济和日常生活中占有重要的地位,其在钢铁、船舶、化工、煤矿、建筑、纺织、粮食等重要工业中都有着广发的应用。

离心风机由于较复杂的几何结构,其内部的气体流动也较为复杂,在不同部件中气体流动特点的变化较大,流动损失也是如此。造成流动损失的原因多种多样,有气体与固体壁面的摩擦而产生的摩擦损失,也有由于流道的突然扩张而引起的漩涡损失,而这些损失与风机的性能效果有着重要联系。叶轮和蜗壳是离心风机的主要部件,目前离心风机的设计中,叶轮多采用二元叶片,且叶片型线多为简单的圆弧或直线型,制造简单但性能不佳。蜗壳设计普遍应用的是一维或二维流动假设,然而实际上蜗壳内部的流场极为复杂,具有强烈的全三维特性,并且叶轮与蜗壳之间的耦合匹配关系对离心风机整机性能也有重要影响。

                                                                                                                                                                                           图1 离心风机示意图

蜗壳作为离心风机的核心部件,其主要任务是将离开叶轮的气体导向蜗壳出口,并将部分东亚转变为静压,其设计的好坏直接关系到整机性能。在蜗壳型线设计方面,国内外已有多种不同的设计方法,其中包括:等边基元法、不等边基元法、对数螺旋线法和变螺线角设计方法。

 

1、等边基法(结构方形法)

图2 等边基法示意图

 

2、不等边基法(不等距方形法)

图3 不等边基法示意


 


3、对数螺旋线法(等环量法)

 

4、变螺旋角设计方法


针对上述的型线设计方法,为了更加快捷的实现蜗壳型线的建模与仿真,TurboTides将四种设计方法集成到蜗壳设计模块中,可方便用户进行快速的三维设计,配合TurboTides的集成平台,快速实现一维、几何和CFD计算。

                                                                                                                                                                                                                                      图4 蜗壳设计窗口

                                                                                                                                                                                                                      图5 离心风机设计示意图

设计先进、高效、经济、紧凑的叶轮机械,同时降低设计成本和缩短设计周期,已经成为现代叶轮机械设计的一个重要目标。Turbotides作为聚焦于透平机械设计的一体化CAE研发平台,其包括总体设计、一维设计、几何造型和二维通流分析、三维CFD仿真及FEA转子动力学分析,将各个模块高度集成,数据无损传输。同时结合强大的知识库功能,可将用户的所有设计数字化、标准化。借助Turbotides平台,可实现透平机械的快速、高效一站式设计,必将助力国内透平机械技术的快速发展。

                                                                                                                                                                                                     图6 TurboTides 一体化CAE研发平台


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