双吸式叶轮最优交错角度的判定方法及判定系统与流程

本发明属于通风设备技术领域，尤其涉及一种双吸式叶轮最优交错角度的判定方法及判定系统。

背景技术

目前，双吸式离心通风机已成为各类中央空调机组及其他暖通、净化、建筑和矿井等通风系统理想的配套产品。离心通风机双吸式叶轮有后向离心式和前向多翼离心式两种，与单吸式离心通风机相比，双吸式离心通风机在结构上的最大不同是，双吸式离心通风机的叶轮为组合式叶轮，叶轮分为左右两侧，两侧叶轮可沿周向对称安装，也可交错安装。国内外的多项研究表明，双吸式叶轮的交错角度会影响叶轮出口处的流动不稳定性和压力脉动，交错叶轮的性能优于对称叶轮。由于双吸式叶轮交错角度会影响叶轮出口处的“射流—尾迹”结构，因此在交错角度的可调范围内，双吸式叶轮应该存在最优交错角度，使叶轮出口处的流动参数分布较均匀。

然而，目前尚未有双吸式叶轮最优交错角度的相关研究和确定方法：传统离心通风机双吸式叶轮的交错角度为采用实际工作经验或多次工况实验进行判定，不仅缺乏科学依据，而且实验成本高，会耗费较大的人力和物力。

技术实现要素：

本发明针对上述的技术问题，提出一种能够高效且准确的确定双吸式叶轮最优交错角度的双吸式叶轮最优交错角度的判定方法，以及应用该判定方法的判定系统。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种双吸式叶轮最优交错角度的判定方法，包括以下步骤：

获取通风装置内的流动物理参数；

选取通风装置5％叶片高度的两个横截面；

提取两个横截面上叶轮出口处的静压参数；

绘制曲线的步骤，绘制两条叶轮出口处静压参数的周向分布曲线；

计算的步骤，计算任一条静压曲线上相邻压力极大值和极小值间的周向角度差；

判定双吸式叶轮最优交错角度为该周向角度差。

作为优选，双吸式叶轮最优交错角度的判定方法还包括以下步骤：

模拟通风装置内的流动物理参数。

作为优选，在绘制曲线的步骤中，还包括以下内容：

选取流动稳定的叶轮流道，其中，叶轮出口处的静压随叶片呈周期性分布，一个叶轮流道对应于一个压力脉动周期；

在计算的步骤中，还包括以下内容：

周向角度差为在每个叶轮流道内，静压的极大值与极小值间的周向角度差。

作为优选，根据叶片数计算叶轮流道范围，当叶轮每侧叶片数为n时，每(360/n)°为一个叶轮流道。

作为优选，选取的通风装置为离心通风机、离心压缩机或离心泵其中之一种。

一种双吸式叶轮最优交错角度的判定系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

获取通风装置内的流动物理参数；

选取通风装置5％叶片高度的两个横截面；

提取两个横截面上叶轮出口处的静压参数；

绘制曲线的步骤，绘制两条叶轮出口处静压参数的周向分布曲线；

计算的步骤，计算任一条静压曲线上相邻压力极大值和极小值间的周向角度差；

判定双吸式叶轮最优交错角度为该周向角度差。

作为优选，所述处理器执行所述计算机程序时还实现以下步骤：

模拟通风装置内的流动物理参数。

作为优选，在绘制曲线的步骤中，还包括以下内容：

选取流动稳定的叶轮流道，其中，叶轮出口处的静压随叶片呈周期性分布，一个叶轮流道对应于一个压力脉动周期；

在计算的步骤中，还包括以下内容：

周向角度差为在每个叶轮流道内，静压的极大值与极小值间的周向角度差。

作为优选，根据叶片数计算叶轮流道范围，当叶轮每侧叶片数为n时，每(360/n)°为一个叶轮流道。

作为优选，选取的通风装置为离心通风机、离心压缩机或离心泵其中之一种。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明通过对通风装置内的流动进行数值模拟，并且基于双吸式叶轮两侧的气流流动特性，提出了双吸式叶轮最优交错角度的判定方法，通过该判定方法，能够高效且准确的确定双吸式叶轮最优交错角度，从而一方面能够减小通风装置的流动损失，增大通风装置的压力，以及提高通风装置的工作效率并降低噪声，另一方面，为双吸式叶轮最优交错角度的确定提供了科学的依据，降低了实验成本，节省了人力和物力。

2、发明双吸式叶轮最优交错角度的判定系统，通过计算机程序运行的判定步骤，能够高效且准确的确定双吸式叶轮最优交错角度，从而一方面能够减小通风装置的流动损失，增大通风装置的压力，以及提高通风装置的工作效率并降低噪声，另一方面，为双吸式叶轮最优交错角度的确定提供了科学的依据，降低了实验成本，节省了人力和物力。

附图说明

图1为额定流量工况下离心通风机的双吸式叶轮出口处静压参数的周向分布曲线；

图2为五种典型叶轮交错角度对应的该型号离心通风机的外特性曲线之总压-流量曲线；

图3为五种典型叶轮交错角度对应的该型号离心通风机的外特性曲线之效率-流量曲线。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

一种双吸式叶轮最优交错角度的判定方法，应用于离心通风机、离心压缩机、离心泵等通风装置的双吸式叶轮，为了能够高效且准确的确定双吸式叶轮最优交错角度，该判定方法包括以下步骤：

获取通风装置内的流动物理参数；

选取通风装置5％叶片高度的两个横截面；

提取两个横截面上叶轮出口处的静压参数；

绘制曲线的步骤，绘制两条叶轮出口处静压参数的周向分布曲线；

计算的步骤，计算任一条静压曲线上相邻压力极大值和极小值间的周向角度差；

判定双吸式叶轮最优交错角度为该周向角度差。

基于上述，本发明通过对通风装置内的流动进行数值模拟，并且基于双吸式叶轮两侧的气流流动特性，提出了双吸式叶轮最优交错角度的判定方法，通过该判定方法，能够高效且准确的确定双吸式叶轮最优交错角度，从而一方面能够减小通风装置的流动损失，增大通风装置的压力，以及提高通风装置的工作效率并降低噪声，另一方面，为双吸式叶轮最优交错角度的确定提供了科学的依据，降低了实验成本，节省了人力和物力。

作为一种实施例，以下以离心通风机双吸式叶轮最优交错角度的判定方法为例，说明上述判定方法的具体实现步骤可以为：

s0：模拟并获取离心通风机(后向离心式离心通风机或前向多翼离心式离心通风机)内的流动物理参数；

s1：选取离心通风机5％叶片高度的两个横截面；

s2：提取两个横截面上叶轮出口处的静压参数；

s3：绘制两条叶轮出口处静压参数的周向分布曲线，选取流动稳定的叶轮流道，其中，叶轮出口处的静压随叶片呈周期性分布，一个叶轮流道对应于一个压力脉动周期，根据叶片数计算叶轮流道范围，当叶轮每侧叶片数为n时，每(360/n)°为一个叶轮流道，优选的，叶轮每侧叶片数为12，每30°为一个叶轮流道；

s4：计算任一条静压曲线上相邻压力极大值和极小值间的周向角度差，周向角度差优选为在每个叶轮流道内，静压的极大值与极小值间的周向角度差。

为了验证上述双吸式叶轮最优交错角度的判定方法，采用上述实施例的步骤，选取一种型号的离心通风机，对该离心通风机的双吸式叶轮最优交错角度进行判定，过程如下：

图1是额定流量工况下，离心通风机的双吸式叶轮出口处静压参数的周向分布曲线；如图1所示，在单个叶轮流道内，轮盘一侧叶轮的静压最大值与另一侧静压最小值间的周向角度差θ＝10°，因此，根据上述离心通风机双吸式叶轮最优交错角度的判定方法，该型号离心通风机的最优叶轮交错角度为α＝10°；

对该型号离心通风机的五种典型的叶轮交错角度进行外特性实验验证，对于该型号离心通风机的双吸式叶轮，因此，叶轮交错角度的范围是0°至15°，选取五种典型的叶轮交错角度，分别是α＝0°，α＝5°，α＝7.5°，α＝10°和α＝15°；

图2和图3是五种典型叶轮交错角度对应的该型号离心通风机的外特性曲线，其中，图2表示的是总压-流量曲线，图3表示的是效率-流量曲线；对比五条性能曲线，α＝10°的叶轮性能优于其它叶轮，其总压和效率于五种叶轮中最高，这与根据上述离心通风机双吸式叶轮最优交错角度的判定方法推测的最优叶轮交错角度为10°的结果相一致，进而可以证明了上述离心通风机双吸式叶轮最优交错角度的判定方法的适用性和可行性，更进而证明了上述双吸式叶轮最优交错角度的判定方法的适用性和可行性。

本发明还提供一种双吸式叶轮最优交错角度的判定系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

获取通风装置内的流动物理参数；

选取通风装置5％叶片高度的两个横截面；

提取两个横截面上叶轮出口处的静压参数；

绘制曲线的步骤，绘制两条叶轮出口处静压参数的周向分布曲线；

计算的步骤，计算任一条静压曲线上相邻压力极大值和极小值间的周向角度差；

判定双吸式叶轮最优交错角度为该周向角度差。

基于上述，发明双吸式叶轮最优交错角度的判定系统，通过计算机程序运行的判定步骤，能够高效且准确的确定双吸式叶轮最优交错角度，从而一方面能够减小通风装置的流动损失，增大通风装置的压力，以及提高通风装置的工作效率并降低噪声，另一方面，为双吸式叶轮最优交错角度的确定提供了科学的依据，降低了实验成本，节省了人力和物力。

需要说明的是，本发明双吸式叶轮最优交错角度的判定系统实现上述判定步骤的具体实施例，以及针对上述步骤适用性和可行性的验证过程，均可以参见上述对双吸式叶轮最优交错角度的判定方法的说明，因此本发明在此不做赘述。