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风机失速的机理

风机失速的机理

目前,一般轴流通风机通常采用高效的扭曲机翼型叶片,当气流沿叶片进口端流入时,气流就沿着叶片两端分成上下两股,处于正常工况时,冲角为零或很小(气流方向与叶片叶弦的夹角α即为冲角),气流则绕过机翼型叶片而保持流线平稳的状态,如图1a所示。当气流与叶片进口形成正冲角时,即α > 0,且此正冲角超过某一临界值时,叶片背面流动工况则开始恶化,边界层受到破坏,在叶片背面尾端出现涡流区,即所谓“失速”现象,如图1b所示。冲角α大于临界值越多,失速现象就越严重,流体的流动阻力也就越大,严重时还会阻塞叶道,同时风机风压也会随之迅速降低。

(a)

风机失速的机理

风机失速的机理

(b)

图1

风机失速的机理

气流冲角的变化及失速的形成

风机失速的机理

风机的叶片在制造及安装过程中,由于各种客观因素的存在,使叶片不可能有完全相同的形状和安装角,因此当运行工况变化而使流动方向发生偏离时,在各个叶片进口的冲角就不可能完全相同。当某一叶片进口处的冲角α达到临界值时,就可能首先在该叶片上发生失速,并非是所有叶片都会同时发生失速,失速可能会发生在一个或几个区域,该区域内也可能包括一个或多个叶片。由于失速区不是静止的,它会从一个叶片向另一个叶片或一组叶片扩散,如图2所示。假定产生的流动阻塞首先从叶道23开始,其部分气流只能分别流进叶道12和34, 使叶道12 的气流冲角减小, 叶道34的冲角增大, 以至于叶道34也发生阻塞, 并逐个向叶道45、56 传播, 如图2 所示。试验表明:脱流的传播速度ω′小于叶片运转的角速度ω;因此,在绝对运动中,脱流区以Δω= ω′-ω速度旋转,方向与叶轮旋转方向相同,这种现象称为旋转脱流或旋转失速。风机进入到不稳定工况区运行时,叶轮内将会产生一个或数个旋转失速区。叶片每经过一次失速区就会受到一次激振力的作用,从而会使叶片产生共振;此时,叶片的动应力增加,严重时还会导致风机叶片断裂,造成设备重大损毁事故。

ω

1 2 3 4

图2 旋转脱流工况

影响冲角大小的因素

风机失速的机理

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第1页

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