【正文】 業(yè)的重要性，更堅(jiān)定了我搞機(jī)械的決心，要在將來(lái)的崗位上做出一番成就。通過(guò)這次設(shè)計(jì)也使我認(rèn)識(shí)到是科學(xué)是不能馬馬虎虎對(duì)付的，只有認(rèn)真鉆研，認(rèn)真學(xué)習(xí)，不斷完善自己才能取得滿意的成果，一蹴而就是不可能的，必須要踏踏實(shí)實(shí)的打好基礎(chǔ)，堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)才會(huì)有更大的發(fā)展。這里面的關(guān)鍵在于人，只要發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，一切困難都是可以克服的。致謝經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的刻苦鉆研和學(xué)習(xí)，對(duì)于軸流式局部通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)從整體上有了一定的認(rèn)識(shí)，更就其中某些細(xì)節(jié)有了深刻的理解。本設(shè)計(jì)任務(wù)是在吳青老師的悉心指導(dǎo)下得以順利完成，在此，謹(jǐn)向他們及其他幫助過(guò)我的老師和同學(xué)們致以衷心的謝意。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)查閱大量相關(guān)資料，結(jié)合前期的生產(chǎn)調(diào)研實(shí)習(xí)，使我對(duì)于 BDJ 通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)思路由模糊到清晰，從而達(dá)到了畢業(yè)設(shè)計(jì)要求的理論聯(lián)系實(shí)際的鍛煉目的。雖然如此，但由于本人水平有限，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，再加之時(shí)間的倉(cāng)促，本設(shè)計(jì)中在所難免地會(huì)存在一些不足與缺陷，熱誠(chéng)希望各位老師與讀者給與不吝批評(píng)與指正，在此一并謝過(guò)。參考文獻(xiàn)[1] ，2022，15(4):82～85 .[2] ，機(jī)械工業(yè)出版社，2022.[3] 梁錫智，吳海，1999，24(1):94～97.[4] ：機(jī)械工業(yè)出版社，～213.[5] ：天津大學(xué)出版社，、324.[6] (上、下冊(cè)).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，～232.[7] 丁伯民，：化學(xué)工業(yè)出版社，～242，254～257.[8] ，1999(6):15～17.[9] ，1999(增刊):21～23.[10] ，1999(6):10～14.[11] 濮良貴，：高等教育出版社，～110[12]Jansen, W. Steady fluid flow in a radial vaneless diffuser. Trans. ASME, J. Basic Engng, 1964, 86, 607619. [13]Jansen, W. Rotating stall in a radial vaneless diffuser. Trans. ASME, J. Basic Engng, 1964, 86, 750758. [14]Wiesner, F. J. A review of slip factors for centrifugal pressors. Trans. ASME, Ser. A, 1967, 89, 558.附錄 A通過(guò)應(yīng)用分散器中的導(dǎo)葉改善軸流式風(fēng)機(jī)的性能介紹平行壁無(wú)葉分散器中的流程得到離心式風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)的廣泛應(yīng)用，其本質(zhì)是在很大程度上是由強(qiáng)森調(diào)查并描述的。他在無(wú)葉片的空間展示了歪曲界面層的發(fā)展和旋轉(zhuǎn)失速的存在。這些現(xiàn)象也出現(xiàn)在用于混雜流動(dòng)機(jī)器的圓錐形環(huán)型分散器中。在這種情況下，旋流以及由此產(chǎn)生的垂直于分散器壁的體積力(參見圖 1)，會(huì)在中心端凸墻附近產(chǎn)生一個(gè)靜壓力，這個(gè)靜壓力要低于側(cè)凹?jí)ι袭a(chǎn)生的靜壓力。它與壁面摩擦力一起導(dǎo)致在中心端墻壁附近產(chǎn)生一個(gè)低能源區(qū)域，并且逆流一定發(fā)生在分散器的中心端。這種不利的氣流會(huì)導(dǎo)致很低的分散效率和不穩(wěn)定的氣流，例如葉輪和分散器中的旋轉(zhuǎn)失速。圖 分散器導(dǎo)葉位于導(dǎo)流罩上并通過(guò)半個(gè)徑向無(wú)葉分散器通道，Yoshinaga 等人將其應(yīng)用于高比轉(zhuǎn)速離心壓縮機(jī)。 他們獲得了改善的壓力恢復(fù)和通過(guò)分散器通道的等速流。 最近， Sitaram和 Issac [4]采取了一種相似的方法，但是從輻形分散器的插孔邊應(yīng)用了部分高度導(dǎo)葉。 這項(xiàng)研究研究了一系列導(dǎo)葉高度，其百分比是 0% (無(wú)葉片的分散器)， 20%， 30%， 40%和 100% (滿葉分散器)。 他們表示，與無(wú)葉片的分散器比較，20%高度導(dǎo)葉的應(yīng)用提高了高峰能量系數(shù)并改善了操作范圍。要矯正軸流式分散器中不利氣流，Sakai 等調(diào)查了一臺(tái)式樣分散器，其低度導(dǎo)葉附著在中心墻壁上。 這次調(diào)查顯示，導(dǎo)葉的應(yīng)用能有效的壓制氣流逆轉(zhuǎn)的發(fā)展。 當(dāng)前實(shí)驗(yàn)性調(diào)查用來(lái)尋找界面層葉片理想的數(shù)量和最佳的地點(diǎn)以得到軸流式通風(fēng)機(jī)的最佳性能。高度為 5mm (分散器通道深度的 20%)的導(dǎo)葉位于在圓錐形環(huán)型分散器的中心。葉片被設(shè)計(jì)成一條恒定角度為 30176。、厚度為 的對(duì)數(shù)螺線。性能測(cè)試和詳細(xì)的分散器氣流測(cè)量能確定(a)葉片的最佳數(shù)量， (b)導(dǎo)葉的最佳位置，并且(c)可以在改善設(shè)計(jì)方面加強(qiáng)對(duì)內(nèi)部流場(chǎng)的理解。測(cè)試設(shè)備如圖 2。用于此次研究的是一臺(tái)具體速度 Ns= 的軸流式風(fēng)機(jī)。為獲得在分散器的軸對(duì)稱流，用一蓄電池室代替正常的收集蝸殼，并且通過(guò)調(diào)整 72 個(gè)槽孔可以得到不同的空氣質(zhì)量流量。葉輪和分散器的基本設(shè)計(jì)規(guī)格如下：葉輪出口插孔墻壁和圓錐環(huán)形分散器椎體角度 a=60186。葉輪入口槳葉角（計(jì)量從子午圈方向） b=50 186。葉輪出口槳葉角（計(jì)量從子午圈方向） bi=30 186。平均半徑葉輪出口 ri=平均半徑分散器出口 r2=分散器通道深度 b1=b2=26mm刀片數(shù)量 12圖 圖 （5 導(dǎo)葉）導(dǎo)葉的設(shè)計(jì)在錐形表面上提供了一個(gè) 30186。 常數(shù)螺旋角和一 5mm（大約分散器深度的 20%)的高度。導(dǎo)葉位于圓錐形環(huán)型分散器的插孔邊，其入口半徑比為 ，出口半徑比為 。對(duì)于供選擇的設(shè)計(jì)分離機(jī)葉片其入口半徑比 或 。測(cè)試風(fēng)機(jī)的入口壓力被視為高壓水龍頭的均值，位于四條直徑逆流葉輪和二條直徑順流流程直挺器。對(duì)于分散器入口和排放條件的測(cè)量，分散器導(dǎo)流罩和中心墻壁上裝有 10 個(gè)高壓水龍頭，半徑為 R= 和 R=。靜壓就是通過(guò)這十個(gè)壓力讀數(shù)的平均值評(píng)估得到估計(jì)。對(duì)于分散器中詳細(xì)氣流的測(cè)量，沿著圖 3 中顯示的線和點(diǎn)制作了三孔眼鏡蛇型偏航探頭。偏航探頭由 不銹鋼管做成的，并且探針的最大投影面積大約是通道氣流區(qū)域的 %。有人認(rèn)為，探針對(duì)流場(chǎng)的影響是很小的。從顯示的每半徑比的側(cè)墻上安裝探頭，并且通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)中心墻修改周圍環(huán)境，就是相對(duì)探頭移動(dòng)了葉片通道。對(duì)于壓力測(cè)量，需要一臺(tái)壓力傳感器。結(jié)果討論對(duì)風(fēng)機(jī)和分散器性能的第一次研究是為了確定全長(zhǎng)導(dǎo)葉的最宜數(shù)量，從入口半徑比 延長(zhǎng)到出口半徑比 ；這些葉片從進(jìn)口半徑比 或 延長(zhǎng)到出口半徑比 .結(jié)果討論對(duì)風(fēng)機(jī)和分散器性能的第一次研究是為了確定全長(zhǎng)導(dǎo)葉的最宜數(shù)量，從入口半徑比 延長(zhǎng)到出口半徑比 ；這些葉片從進(jìn)口半徑比 或 延長(zhǎng)到出口半徑比 . 葉片數(shù)量的考慮5,11 和 17 導(dǎo)葉的軸流式風(fēng)機(jī)的基本性能與圖 4 中的無(wú)葉分散器的差不多。上橫坐標(biāo)表示的是流程角（從正切方向測(cè)得）和入射角（入射角被定義為空氣角減去葉片角） 。在無(wú)葉片空間中假定一個(gè)葉輪滑動(dòng)系數(shù)和常數(shù)氣流角，從葉輪出口氣流條件可計(jì)算出氣流角。 滑動(dòng)速度和滑動(dòng)系數(shù)的計(jì)算是基于 Wiesner 的相關(guān)理論，適當(dāng)修改軸流式風(fēng)機(jī)以允許非徑向排出。圖 圖 圖 （無(wú)葉分散器）圖 向分量的分布（11 導(dǎo)葉）圖 Cpt 的分布（f=）葉輪的相關(guān)壓力系數(shù)由風(fēng)機(jī)入口和分散器入口的壓力差異計(jì)算得到。對(duì)于無(wú)葉分散器，葉輪壓力系數(shù)的峰值出現(xiàn)在氣流系數(shù) 為 ，并且顯然葉輪和無(wú)葉分散器的特點(diǎn)沒(méi)有得到很好的匹配。分散器中導(dǎo)葉的結(jié)構(gòu)影響葉輪氣流條件，并將葉輪峰值壓力系數(shù)降低到大約 ，而沒(méi)有明顯的改變其大小。行程壓力系數(shù)的大小由于導(dǎo)葉的應(yīng)用而增加，峰值也在氣流系數(shù)大約為時(shí)出現(xiàn)，因此就能更好的和葉輪匹配。11 和 17 葉輪的應(yīng)用導(dǎo)致在很寬的工作范圍內(nèi)出現(xiàn)高壓系數(shù)。圖 6 中顯示了各個(gè)分散器效率。分散器效率由分散器中實(shí)際和理論靜態(tài)壓力增長(zhǎng)率來(lái)定義，公式為v1 表示分散器進(jìn)口速度，根據(jù)上面描述，其值通過(guò)葉輪出口的滑動(dòng)系數(shù)和分散器的常數(shù)氣流角估算得到。分散器效率的估算受流量系數(shù)的限制，在分散器進(jìn)口并未出現(xiàn)逆流，當(dāng)逆流存在時(shí)效率的定義就不再是有意義的。對(duì)于無(wú)葉分散器，效率呈線性增加，流量系數(shù)也從 增加到 。之后效率基本保持不變，流量系數(shù)則繼續(xù)增加。低流量系數(shù)區(qū)域的低效率是由于分散器中心墻附近的逆流造成的。這個(gè)逆流區(qū)導(dǎo)致分散器很大堵塞，因此可以有效的阻止速度的減少。隨著流率的增加，逆流區(qū)域下降，不再存在 的流量系數(shù)。無(wú)葉分散器因此需要逆流才能運(yùn)行，在這個(gè)氣流范圍內(nèi)，葉輪給出了峰值壓力增長(zhǎng)值(如圖 5)。11 和 17 式導(dǎo)葉的引用提高了分散器在整個(gè)氣流范圍內(nèi)的效率（如圖 6） 。而在 到 的低流量系數(shù)范圍內(nèi)這種提高更明顯，同時(shí)整個(gè)過(guò)程中壓力系數(shù)的增高也能反映這種提高（如圖 4） 。在 以上的高流量系數(shù)范圍內(nèi)，當(dāng)使用無(wú)葉分散器時(shí)行程壓力系數(shù)是最大的（如圖 4） 。這是由于在高流量區(qū)域內(nèi)葉輪性能更好（如圖 5） 。增加流量入射角成負(fù)增加，而分散器效率（如圖 6）線性增加。但是入射角是基于一維分析，只給定了平均角；它沒(méi)有反映出導(dǎo)葉實(shí)際的入射角。零入射角時(shí)的流量系數(shù)要比通過(guò)一維流角估計(jì)的大，因?yàn)樵诎霃奖葹? 到 的無(wú)葉通道內(nèi)扭曲的邊界層會(huì)繼續(xù)延伸。圖 （f=，距離中心孔墻壁 2mm）圖 8 中顯示了 5 葉和 11 葉分散器上總壓系數(shù) Cpt 在垂直于中心孔墻壁和一系列不同半徑比的平面上的分布。在此橫截面上，集流器和導(dǎo)流罩都呈圓弧狀，但是在這里我們將其設(shè)為矩形網(wǎng)格?？倝合禂?shù) Cpt 為局部總壓比。總壓力通過(guò)三洞眼鏡蛇探頭在測(cè)量。隨著半徑比的增加，在流量系數(shù)為 的情況下，在葉片的凹側(cè)（圖 8 中葉片的右邊）就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)低能區(qū)域。這個(gè)低能區(qū)域的中心位于葉片離中心孔墻壁高度的 倍的位置，即半徑 R=（低總壓系數(shù)）區(qū)域不會(huì)出現(xiàn)在葉片的凸側(cè)，它是由中心孔墻壁附近的高切向流形成的。當(dāng)這個(gè)小角氣流通過(guò)葉尖時(shí)，它從葉片中分離出來(lái)，低能尾跡也會(huì)有所發(fā)展。提高葉片數(shù)量會(huì)降低尾跡的程度，提高能量。低能尾跡不會(huì)通過(guò)提高葉片數(shù)量來(lái)消除。但是 11 葉片設(shè)計(jì)優(yōu)于 5 葉片設(shè)計(jì)。 導(dǎo)葉最佳位置的考慮為了獲得導(dǎo)葉的最佳位置，就要考慮 5 葉和 11 葉風(fēng)機(jī)中心孔墻壁附近的氣流分布。圖 9a和 9b 顯示了流量系數(shù) Φ=0:32 時(shí)，距離中心孔墻壁 2mm 的圓錐形環(huán)節(jié)上的速度分布。圖 圖 9a 和 9b 中顯示了由于中心孔墻壁附近的扭曲的邊界層的發(fā)展，隨著氣流通過(guò)分散器速度就會(huì)趨于切向。5 導(dǎo)葉分散器入口處的氣流幾乎是沿著導(dǎo)葉的，但是在低氣流區(qū)，少量導(dǎo)葉不能糾正傾斜流?；谶@些發(fā)現(xiàn)，就要考慮分割葉片，見圖 9c 和 9d。分割葉片的高度、厚度和安裝角與全葉形的相同。盡管增加葉片數(shù)量會(huì)導(dǎo)致摩擦損失，但是考慮到改善氣流導(dǎo)向會(huì)導(dǎo)致整個(gè)性能的提高。具有分割葉片的設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)的性能與具有 11 全葉的風(fēng)機(jī)和不具葉片的風(fēng)機(jī)相比，見圖 10.分割葉片設(shè)計(jì)的應(yīng)用導(dǎo)致了在流量系數(shù)上有相當(dāng)大的改善，表明在低流量系數(shù)條件下穩(wěn)定性提高了。正梯度向低流量方向移動(dòng)。這種風(fēng)機(jī)性能的改善是由于當(dāng)引入分割葉片設(shè)計(jì)時(shí)分散器效率的提高，見圖 。四種典型的分散器的速度 vm 徑向分量在流量系數(shù)為 f= 時(shí)的分布，見圖 葉間速度分布（見圖 3 中線 C） 。沒(méi)有導(dǎo)葉，中心墻附近由逆轉(zhuǎn)氣流引起的氣流通道的阻塞就會(huì)更嚴(yán)重，因此限制了風(fēng)機(jī)的流量范圍。5 導(dǎo)葉風(fēng)機(jī)中，從半徑比為 到分散器出口都存在著逆流（見圖 12b） 。雖然 11 導(dǎo)葉風(fēng)機(jī)中沒(méi)有逆流，但是 Vm 在分散器出口就會(huì)變得非常小，且接近圓周方向。這個(gè)圓周方向的氣流導(dǎo)致了葉片凹側(cè)附近產(chǎn)生了一個(gè)低能區(qū)（見圖 8） 。這個(gè)位于下游區(qū)葉片間的氣流也會(huì)產(chǎn)生阻礙，但是其范圍遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)無(wú)導(dǎo)葉風(fēng)機(jī)時(shí)小的多。分割葉片是應(yīng)用導(dǎo)致中心孔墻壁附近氣流分布的進(jìn)一步提高。這也就會(huì)導(dǎo)致低流量系數(shù)時(shí)分散器的更高的效率，增大風(fēng)機(jī)的運(yùn)行范圍。圖 基于對(duì)軸流式風(fēng)機(jī)分散器通道的性能測(cè)試和詳細(xì)的氣流測(cè)量，得出以下結(jié)論：（1）.通過(guò)安裝導(dǎo)葉分散器氣流結(jié)構(gòu)得到改善，并且分散器效率也得到大大提高。（2）.為提高機(jī)器在較廣范圍內(nèi)的性能和氣流的穩(wěn)定，已確定其最佳數(shù)量和最適宜的安排。（3）.通過(guò)對(duì)分散器通道中的氣流結(jié)構(gòu)進(jìn)行了準(zhǔn)備的測(cè)量，糾正了通過(guò)導(dǎo)葉調(diào)整逆流和不穩(wěn)定氣流的過(guò)程。參考文獻(xiàn)：[1]威斯納.《離心式壓縮機(jī)滑因素綜述》.譯者：美機(jī)工協(xié)會(huì)。[2]詹森，瓦特.《徑向無(wú)葉分散器中的旋轉(zhuǎn)失速》.譯者：美機(jī)工協(xié)會(huì)，學(xué)者貝斯克，1964,86,750758.[3]詹森，瓦特.《徑向無(wú)葉分散器中的穩(wěn)定流體流動(dòng)》.譯者：美機(jī)工協(xié)會(huì)，學(xué)者貝斯克，1964,86,607619.附錄 BPerformance improvement of a axial fan through the application of guide fences in the vaneless diffuser 1. INTRODUCTIONThe nature of the flow in the parallel walled vaneless diffuser, monly adopted for centrifugal fans and pressors, was extensively investigated and described by Jansen[1, 2]. He showed the development of the skewed boundary layer and the existence of rotating stall in the vanele