控制载荷法是一种通过控制叶片表面载荷分布方式来设计叶片型线的方法。压力面与吸力面相对速度不同,二者的差值称为叶片载荷,通过控制压力面和吸力面的相对速度或者是其他可以表征载荷分布的物理量的分布即可视为对叶片表面载荷分布的调整。离心风机常用的叶型主要有单板叶片与中空机翼型叶片。二者相比,中空机翼型叶片气动性能好,效率高,但是结构相对复杂,加工制造成本高,且在空气中杂质颗粒较多的情况下,叶片容易磨损出现漏洞,导致外界杂质进入叶片内部使叶轮转动失衡,影响风机安全稳定运行。单板叶型虽然气动性能相对略低,但是在制造成本、运行稳定性方面具有明显优势。本文以4-72型离心通风机为原型,首先,利用商业流体计算软件对原机翼型叶片叶轮组进行全工况范围内数值模拟,并分析模拟结果,得到其基本的流场特性与性能曲线,发现其流动损失主要是集中在靠近轮盖侧的端部损失。然后,在给定工况下,采用控制载荷法设计出不同载荷加载方式下的单板叶型,并对其流场进行数值模拟,通过对结果的对比分析,表明针对该风机,载荷前加载方式所设计的叶型可以获得性能更好的效率和压升。同时将载荷前加载分布方式下所设计的单板叶片的模拟结果与原机翼型叶片叶轮数值模拟结果进行详细对比,结果证明,在不改变风机叶轮组轮盘、轮盖外形和叶片数目的前提下,利用控制载荷法可以设计出气动性能达到原中空机翼型叶片标准的离心风机等厚度单板叶片,且由于单板叶片其本身结构特点,避免了中空机翼型叶片因磨损而导致叶片破损从而产生叶轮组转动失衡的状况。

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