小型離心風(fēng)機(jī)葉輪由若干結(jié)構(gòu)參數(shù)組成，這些參數(shù)對(duì)離心風(fēng)機(jī)的性能有著重要的影響。相似原理在風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用，極大地促進(jìn)了風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)。在風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中，根據(jù)相似原理，可以選擇現(xiàn)有的風(fēng)機(jī)或經(jīng)過(guò)試驗(yàn)的機(jī)型進(jìn)行相似設(shè)計(jì)，以保證風(fēng)機(jī)達(dá)到預(yù)期效果。在沒(méi)有合適、的風(fēng)機(jī)或模型的情況下，可以根據(jù)小型離心風(fēng)機(jī)相似原理制作模型，然后將模型試驗(yàn)的結(jié)果轉(zhuǎn)換為機(jī)器的實(shí)際結(jié)果，完成風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)。然而，相似原理的應(yīng)用必須嚴(yán)格滿足幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)態(tài)相似等相似條件?？梢钥闯?，在相同的條件下，通過(guò)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與葉輪出口直徑的比值，可以得到風(fēng)機(jī)流量、靜壓、總壓和內(nèi)功率的比例關(guān)系。然而，當(dāng)只改變?nèi)~輪結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，改進(jìn)后的風(fēng)機(jī)與原型風(fēng)機(jī)的相似性將不能得到滿足。因此，本文通過(guò)改變小型離心風(fēng)機(jī)葉輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)和數(shù)值計(jì)算方法，對(duì)改進(jìn)后的風(fēng)機(jī)性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)和分析。離心風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑?900轉(zhuǎn)/分斜槽離心風(fēng)機(jī)，傳動(dòng)方式為A型傳動(dòng)。斜槽離心風(fēng)機(jī)主要由葉輪、蝸殼和集熱器組成。Seung-heo等人[64]將葉片的線性后緣改為S形后緣，結(jié)果表明，S型后緣葉片能有效地降低空調(diào)風(fēng)機(jī)的噪聲，使小型離心風(fēng)機(jī)噪聲降低到2。葉輪由前、后、葉片三部分組成。前盤為錐形弧。葉輪直徑480mm，葉片數(shù)20片。短刃10片，長(zhǎng)刃10片，分布均勻。短葉片為截短半徑的前葉片，其余部分與長(zhǎng)葉片結(jié)構(gòu)相同，所有葉片出口安裝角度為140度。葉輪圖如圖3.1所示。蝸殼為矩形截面，寬度為69mm。

計(jì)算了小型離心風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)口直徑與葉輪出口外徑之比，即3258.0/20dd=從步開(kāi)始，設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的比轉(zhuǎn)速為15.5998?？梢钥闯?，所設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)是一種低比轉(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)。得到了不同比轉(zhuǎn)速下風(fēng)機(jī)進(jìn)出口外緣直徑的比值范圍。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)滿足風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)要求，可以繼續(xù)后續(xù)的設(shè)計(jì)工作。入口攻角是指入口角與葉片相對(duì)速度和圓周切線之間的差。它與圓周切線的夾角等于葉片入口角1aβ，因此攻角為零。3%，但風(fēng)機(jī)的全壓值根本堅(jiān)持不變，這樣的改善計(jì)劃并不能滿足對(duì)風(fēng)機(jī)全壓值5000Pa的要求。當(dāng)小型離心風(fēng)機(jī)流量小于設(shè)計(jì)流量時(shí)，經(jīng)向速度mc1減小，入口相對(duì)速度與圓周切線方向的夾角小于葉片進(jìn)口角1aβ，迎角為正。當(dāng)流量大于設(shè)計(jì)流量時(shí)，子午線速度mc1增大，入口速度與圓周切線的夾角大于葉片入口角度1aβ，小型離心風(fēng)機(jī)迎角為負(fù)。前葉輪1Aβ值一般在40~60之間。由于適當(dāng)增大了前風(fēng)機(jī)的迎角和安裝角，可以減小風(fēng)機(jī)葉片通道的流量損失。因此，當(dāng)迎角為6.04時(shí)，1aβ值為45。

小型離心風(fēng)機(jī)的葉輪進(jìn)口直徑和出口直徑增大，葉片進(jìn)口安裝角增大，葉輪進(jìn)口寬度、出口寬度和葉片出口安裝角減小。為了保證葉輪通道的橫截面積逐漸變化，葉片安裝角aβ由1aβ逐漸變?yōu)?aβ。因此，根據(jù)小型離心風(fēng)機(jī)葉片安裝角隨葉輪半徑線性變化的規(guī)律，設(shè)計(jì)了風(fēng)機(jī)葉片安裝角。在數(shù)值計(jì)算過(guò)程中，采用SSTK-U湍流模型進(jìn)行穩(wěn)態(tài)數(shù)值計(jì)算，穩(wěn)態(tài)結(jié)果作為瞬態(tài)計(jì)算的初始值。通過(guò)對(duì)第三章斜槽離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)特性的分析，可以看出，具有復(fù)雜“多弧”葉片的原型葉片吸力面具有較強(qiáng)的渦度，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)損失增大，無(wú)法提高風(fēng)機(jī)的整體效率。

為了避免樣機(jī)葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，提高風(fēng)機(jī)效率，提高風(fēng)機(jī)葉片的加工工藝，采用“雙圓弧”拼接的方法進(jìn)行葉片成型。離心風(fēng)機(jī)蝸殼成形及參數(shù)選擇離心風(fēng)機(jī)蝸殼是將離開(kāi)葉輪的氣體引至蝸殼出口，將部分氣體動(dòng)能轉(zhuǎn)化為靜壓的裝置。下面介紹了離心風(fēng)機(jī)蝸殼主要幾何參數(shù)和參數(shù)的選擇方法。蝸殼的各幾何參數(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)的影響并不是獨(dú)立的，它們之間既相互關(guān)聯(lián)，又相互影響，因此，在確定這些幾何參數(shù)時(shí)要進(jìn)行考慮。蝸殼的主要幾何參數(shù)包括蝸殼橫截面積的周向變化、橫截面積的形狀、橫截面積的徑向位置、蝸殼的入口位置和蝸殼舌的結(jié)構(gòu)。小型離心風(fēng)機(jī)根據(jù)不同的截面形狀，蝸殼可分為矩形截面、平行壁蝸殼、圓形截面蝸殼等。

研究結(jié)果表明，小型離心風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不僅使風(fēng)機(jī)難以加工，而且增加了風(fēng)機(jī)內(nèi)部的流動(dòng)損失，降低了風(fēng)機(jī)的效率。為了提高小型離心風(fēng)機(jī)的總壓和效率，對(duì)斜槽離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)和設(shè)計(jì)。采用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)斜槽離心風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了分析，并根據(jù)內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)和設(shè)計(jì)工作。通過(guò)查閱大量的離心風(fēng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)文獻(xiàn)，深入了解風(fēng)機(jī)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)特性的影響，并采用數(shù)值計(jì)算方法建立風(fēng)機(jī)三維模型，劃分網(wǎng)格，小型離心風(fēng)機(jī)采用N-S方程，結(jié)合W。利用SSTK-U湍流模型，模擬了斜通道風(fēng)機(jī)的原型。通過(guò)對(duì)樣機(jī)計(jì)算結(jié)果與原始測(cè)量數(shù)據(jù)的比較，詳細(xì)分析了SSTK-U湍流模型的精度，為離心風(fēng)機(jī)數(shù)值計(jì)算選擇湍流模型提供了良好的參考。目前小型離心風(fēng)機(jī)的湍流數(shù)值模擬方法有直接數(shù)值模擬法、雷諾時(shí)間平均法和大渦模擬法。通過(guò)觀察風(fēng)機(jī)不同截面的等值線和流線圖，分析了風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)特性，為離心風(fēng)機(jī)的改進(jìn)提供了思路。在斜槽離心風(fēng)機(jī)樣機(jī)的基礎(chǔ)上，提出了三種改進(jìn)方案：向內(nèi)延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)短葉片可減少短葉片吸力面分離，提高風(fēng)機(jī)效率2.3%；增大風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)直徑可提高總壓。風(fēng)機(jī)的壓力值，效率基本不變，增大蝸殼舌與風(fēng)機(jī)葉輪之間的間隙，可使風(fēng)機(jī)總壓值提高到4711pa，效率提高2.1%。