不同工况下对旋风机第二级叶轮转速匹配研究

艾子健 ，吴 龙 ，高 浩 ，李青虹

（1.美丽中国发展研究院，365004，福建 三明 ；2.福建省铸锻零部件工程技术研究中心，365004，福建 三明；3.三明学院机电工程学院，365004，福建 三明）

对旋风机是一种结构紧凑、性能优越的通风换气叶轮机械，其核心部件是两个转向相反、叶片安装角相反的叶轮。与多级轴流风机相比，对旋风机具有轴向尺寸短、压升高、效率高等优点。对旋风机在实际应用中经常出现第二级电机过载、风压太低、效率过低等现象。通过对对旋风机叶轮区域的内流特性、整机及叶片结构优化、气动声学性能等方面的研究[1-6]表明：对旋风机长期工作在不合适的工况，会出现上述问题，其本质原因是当偏离设计工况时，第二级叶轮的压升与功率出现大幅度波动[7]。改变两级叶轮的叶片安装角，调整两级叶轮级间间隙能够在一定程度上改善第二级叶轮性能变化的问题[8-9]。已有研究[11-13]证明了改变对旋风机或对旋压气机的两级叶轮转速会对两级叶轮负荷分配、内部流动和运行效率产生影响。

本文试图利用数值方法，通过在不同运行工况下，适当改变第二级叶轮的转速，研究对旋风机在第二级叶轮变转速匹配运行时的整机性能、叶轮压升、功率特性，以期获得提高对旋风机工况适应能力的方法。

1 数值模拟研究方法

1.1 计算模型及网格

对旋风机的整机三维计算模型，包括进口区域、一级叶轮区域、级间间隙区域、二级叶轮区域、出口区域五部分，其设计流量为1.65 m3/s、设计全压升为1 620 Pa、叶顶半径为190.5 mm、轮毂直径为245 mm、一级叶片数为11、二级叶片数为10、额定转速为2 950 r/min。……