為了設(shè)計(jì)出高效的離心葉輪,科研工作者們從各種角度來研究氣體在葉輪內(nèi)的流動(dòng)規(guī)律,尋求好的葉輪設(shè)計(jì)方法。
早使用的是一元設(shè)計(jì)方法,通過大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和一定的理論分析,獲得離心通風(fēng)機(jī)各個(gè)關(guān)鍵截面氣動(dòng)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇規(guī)律。在一元方法使用的初期,可以簡單地通過對(duì)風(fēng)機(jī)各個(gè)關(guān)鍵截面的平均速度計(jì)算,確定離心葉輪和蝸殼的關(guān)鍵參數(shù),而且一般葉片型線采用簡單的單圓弧成型。這種方法粗糙,設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)性能需要設(shè)計(jì)人員有豐富的經(jīng)驗(yàn),有時(shí)可以獲得性能不錯(cuò)的風(fēng)機(jī),但是,大部分情況下,設(shè)計(jì)的通風(fēng)機(jī)效率低下。
為了改進(jìn),研究人員對(duì)葉輪輪蓋的子午面型線采用過流斷面的概念進(jìn)行設(shè)計(jì),如此設(shè)計(jì)出來的離心葉輪的輪蓋為兩段或多段圓弧,這種方法設(shè)計(jì)的葉輪雖然比前一種一元設(shè)計(jì)方法效率略有提高,但是該方法設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)輪蓋加工難度大,成本高,難用于大型風(fēng)機(jī)和非標(biāo)風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)。
另外一個(gè)重要方面就是改進(jìn)葉片設(shè)計(jì),對(duì)于二元葉片的改進(jìn)方法主要為采用等減速方法和等擴(kuò)張度方法等,還有采用給定葉輪內(nèi)相對(duì)速度W沿平均流線m分布的方法。等減速方法從損失的角度考慮,氣流相對(duì)速度在葉輪流道內(nèi)的流動(dòng)過程中以同一速率均勻變化,能減少流動(dòng)損失,進(jìn)而提高葉輪效率;等擴(kuò)張度方法是為了避免局部地區(qū)過大的擴(kuò)張角而提出的方法。給定的葉輪內(nèi)相對(duì)速度W沿平均流線m的分布是通過控制相對(duì)平均流速沿流線m的變化規(guī)律,通過簡單幾何關(guān)系,就可以得到葉片型線沿半徑的分布。以上方法雖然簡單,但也需要比較復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算。