對旋式軸流通風機是指前后串聯(lián)兩個直徑、輪轂比、轉(zhuǎn)速都相同，而旋轉(zhuǎn)方向相反的葉輪，通常由兩個電機分別驅(qū)動的一種兩級軸流通風機。它具有軸向尺寸小；反風性能好等優(yōu)點。在礦山、隧道及船舶的通風換氣上具有廣泛的用途。近年來，在對旋式軸流通風機的設(shè)計、分析、優(yōu)化及試驗方面進行了大量的研究。

文獻給出的九洲風機廠軸流通風機設(shè)計時輪轂比的選擇準則為全壓系數(shù)，如當全壓系數(shù)大于0.4時應(yīng)該選擇輪轂比為0.6~0.7，但具體選擇0.6還是0.7對軸流通風機的性能影響較大。文獻采用電¥表格的方法對對旋軸流通風機的輪轂比進行了優(yōu)化，認為選擇輪轂比為0.63可獲得較高效率。但該文所采用的方法無法對比非設(shè)計工況下的對旋軸流通風機性能。本文擬借助三維粘性N-S方程求解軟件來研究這一問題。

以風筒內(nèi)徑為560mm的對旋軸流通風機為研究對象，其設(shè)計參數(shù)見表1。

對旋軸流通風機葉片采用LS翼型，等環(huán)量設(shè)計方法。設(shè)計時共采用了5種不同的輪轂比(見表2)。

數(shù)值模擬采用NUMECA的FINEATJRB0軟件，該軟件采用時間相關(guān)法求解雷諾平均N-S方程。選用二階精度的中心離散格式，湍流模型采用S-A—方程湍流模型。應(yīng)用多重網(wǎng)格技術(shù)，加快計算收斂速度。計算殘差收斂到-4或者-5量階。采用結(jié)構(gòu)化H-0-H多塊網(wǎng)格，由NUMECA/AUT0GRID自動生成，5種對旋軸流通風機的網(wǎng)格總數(shù)均約為106萬，網(wǎng)格如圖1所示。

求解時進口給定總壓（101325Pa)和總溫(293K)，出口給定靜壓。對每一種對旋軸流通風機，九洲普惠風機為了研究其變工況性能，共給定了5種不同的出口背壓（靜壓），分別為101650Pa、102650Pa、104050Pa、104350Pa(設(shè)計工況）、104850Pa[在繪制性能曲線圖時，取相對靜壓為1650Pa、2650Pa、4050Pa、4350Pa(設(shè)計工況）、4850Pa]。

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