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求質(zhì)量分布均勻性好等特點(diǎn)。采用復(fù)合材料制造風(fēng)機(jī)葉片可以充分利用復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性，對(duì)葉片的強(qiáng)度剛度固有頻率等基本參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)于復(fù)雜的外形和面要求，利用復(fù)合材料可以制作出形狀復(fù)雜輕質(zhì)高強(qiáng)的葉片，而且維修性好周期短可以現(xiàn)場(chǎng)施工。由于復(fù)合材料具有疲勞強(qiáng)度高缺口敏感性低內(nèi)部阻尼大耐候性優(yōu)良的特點(diǎn)，用于風(fēng)機(jī)葉片制造可以取得優(yōu)異的綜合性能。 　　1國外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)1.1國外復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片發(fā)展現(xiàn)狀全球風(fēng)力發(fā)電市場(chǎng)發(fā)展迅速。十年來，全球風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量年平均增長率為27，近6年平均增長率超過30%，2002年較2001年增長38.至2002年底全球風(fēng)電總裝機(jī)容量已達(dá)3100萬賈。目前美國已有約2萬臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行，預(yù)計(jì)2050年風(fēng)力發(fā)電將占美國發(fā)電總量10.德國風(fēng)電已占全國發(fā)電總量5，并計(jì)劃到2030年取消核能發(fā)電，并出臺(tái)了系列政策鼓勵(lì)發(fā)展可再生能源，德國風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量已超過1000萬評(píng)，居世界第位，是我國同期風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量的23倍，而國土面積僅占我國的十七分之。據(jù)歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)1999年在布魯塞爾發(fā)的項(xiàng)國際能源研究報(bào)告指出，到2060年全球可再生能源將占世界能源總量的50以上。風(fēng)力發(fā)電到2020年可提供世界電力需求的10，創(chuàng)造170萬個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)，并在全球范圍內(nèi)減少100多億1氧化硫廢氣排放。 　　1.2國外風(fēng)機(jī)葉片發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是向大單機(jī)容董的方向發(fā)展。我國2001年安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組平均單機(jī)容量為632，同期全球?yàn)?20兆賈。至2002年少，16公司在全球已累計(jì)安裝了499臺(tái)6型1.3米機(jī)型，占其全部10個(gè)機(jī)型總裝機(jī)容量的42.2.目前發(fā)達(dá)國家將5米風(fēng)力發(fā)電機(jī)組作為陸地安裝的主導(dǎo)機(jī)型。對(duì)于陸地安裝的1.5米以上的機(jī)型，每KW綜合成本明顯增加。2MW以上的商業(yè)機(jī)組般僅安裝于海上風(fēng)力場(chǎng)。 　　并且發(fā)電用風(fēng)力發(fā)電機(jī)組從200kW300kW起步，600kW750kW機(jī)組在風(fēng)電領(lǐng)域度成為主流。近年來，級(jí)風(fēng)機(jī)已成為國外風(fēng)電市場(chǎng)上的主要產(chǎn)品，如美國主流機(jī)型為1.5，丹麥主流機(jī)型為2.03.0.在2004年的漢諾威。博會(huì)上4.5風(fēng)電機(jī)組也已面世。 　　MW級(jí)發(fā)電機(jī)組具有單機(jī)容量大單位kW配套費(fèi)用低土地占用面積小等優(yōu)勢(shì)，研發(fā)生產(chǎn)MW級(jí)風(fēng)機(jī)是風(fēng)電發(fā)展的必然趨勢(shì)。 　　風(fēng)機(jī)葉片作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最關(guān)鍵部件，其葉型設(shè)計(jì)和所用的材料直接影響機(jī)組的性能和功率，也決定風(fēng)力發(fā)電每1的價(jià)格。級(jí)的風(fēng)機(jī)葉片長度般超過251葉片占整個(gè)風(fēng)電裝置成本的152013國外葉片研制向大型化，低成本性能輕量化發(fā)展，已開發(fā)出54m的全玻纖復(fù)合材料葉片，其單位kWh成本很低，同時(shí)開發(fā)橫梁和端部使用少量的碳纖維的61大型葉片。目前國內(nèi)的技術(shù)僅可實(shí)現(xiàn)了23.5葉片750批產(chǎn)化，灰級(jí)的風(fēng)機(jī)葉片全部依賴于進(jìn)口。風(fēng)電機(jī)組中采用復(fù)合材料的部件有葉片機(jī)艙罩和導(dǎo)流罩等部件，用量最大的是葉片。風(fēng)力發(fā)電裝置最關(guān)鍵最核心的部分是轉(zhuǎn)子的葉片。世界各大風(fēng)電公司都非常重視葉片的研制工作。級(jí)的風(fēng)機(jī)葉片長度般都超過25，這種葉片對(duì)傳統(tǒng)材料和工藝提出了挑戰(zhàn)。 　　國外葉片研制向大型化，低成本性能輕量化發(fā)展。LM公司現(xiàn)已開發(fā)54m的全玻纖復(fù)合材料葉片，其單位成本很低，同時(shí)開發(fā)橫梁和端部使用少量碳纖維的61大型葉片，以開發(fā)5MW風(fēng)機(jī)。德國N0dexR00公司則開發(fā)56m長的碳纖維葉片，他們認(rèn)為當(dāng)葉片尺寸大到定程度時(shí)，由于使用碳纖，材料用量的減少可使其成本不高于玻纖復(fù)合材料。N0dex公司現(xiàn)已開發(fā)的44，1葉片僅重9.61kg. 　　2國內(nèi)發(fā)展趨勢(shì)2.1國內(nèi)復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片發(fā)展現(xiàn)狀我國從20世紀(jì)70年代末期自行開發(fā)了多種1001充電用的風(fēng)電機(jī)組，在牧區(qū)和海島得到迅速推廣，促進(jìn)了農(nóng)村電氣化，而且初步形成產(chǎn)業(yè)，年生產(chǎn)能力達(dá)到1萬多臺(tái)，居世界第，有的產(chǎn)品還銷售到國外市場(chǎng)。但在20世紀(jì)80年代以后，我國與世界風(fēng)電機(jī)的水平差距越來越大，在設(shè)計(jì)材料工藝和生產(chǎn)制造上的差距，使我國研制風(fēng)電機(jī)的水平遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)國家的水平。 　　在累計(jì)的市場(chǎng)份額中，國產(chǎn)機(jī)組從2003年的15.4上升到2004年的18，金風(fēng)科技從8.8上升到12，占國內(nèi)產(chǎn)品的66.進(jìn)口產(chǎn)品中，丹麥的，0公司保持總量第一，占累計(jì)裝機(jī)容量的30，進(jìn)口機(jī)組的36.數(shù)據(jù)充分說明，在風(fēng)電主機(jī)方面，目前仍是進(jìn)口機(jī)組為主的局面，國內(nèi)機(jī)組以新疆金風(fēng)科技的6001機(jī)組為主，西安維德在2004年裝機(jī)也僅有14臺(tái)600kW機(jī)組。葉片方面，進(jìn)口機(jī)組有些選用LM公司的葉片，有些直接從國外與整機(jī)起進(jìn)口。國內(nèi)只有保定惠騰具備批產(chǎn)能力，配套金風(fēng)科技等公司的機(jī)組?；蒡v的600kW機(jī)組葉片的價(jià)格要比國外產(chǎn)品的低20左右。在國家有關(guān)部門規(guī)定在特許權(quán)項(xiàng)目中風(fēng)電機(jī)組本土化率不低于70的要求下，批有實(shí)力的大企業(yè)準(zhǔn)備進(jìn)軍風(fēng)電機(jī)組制造業(yè)，在這樣的大環(huán)境下，風(fēng)機(jī)葉片項(xiàng)目呈現(xiàn)光明的前景。隨著我國風(fēng)電市場(chǎng)的迅猛發(fā)展和國家相關(guān)政策的出臺(tái)，從風(fēng)電機(jī)組到風(fēng)機(jī)葉片的國產(chǎn)化步伐會(huì)逐漸加快。國內(nèi)現(xiàn)有的風(fēng)機(jī)葉片制造商已欲加大研發(fā)及制造技術(shù)等領(lǐng)域的投人，些擁有技術(shù)儲(chǔ)備的企業(yè)也將步入這個(gè)行業(yè)。未來幾年內(nèi)，國內(nèi)風(fēng)電機(jī)組及風(fēng)機(jī)葉片將打破基本上完全依賴進(jìn)口的局面，葉片制造領(lǐng)域?qū)?huì)出現(xiàn)23家具有競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)，結(jié)束國外葉片制造企業(yè)壟斷國內(nèi)市場(chǎng)的局面。 　　目前，國產(chǎn)750評(píng)風(fēng)機(jī)葉片市場(chǎng)銷售價(jià)格約為65萬元套，而肘級(jí)葉片國內(nèi)尚無產(chǎn)品問世，均需從國外采購。世界上風(fēng)力發(fā)電葉片最大的制造商是丹麥的LMGLASFIBER公司，在天津市設(shè)有獨(dú)資的制造廠，12葉片的售價(jià)約為0萬套，1.5，葉片的售價(jià)約為200萬元套。 　　公司名稱風(fēng)電機(jī)功率尸沿葉片情況年產(chǎn)量臺(tái)備注公司情況中航保定惠騰風(fēng)電設(shè)備有限公司艾爾姆玻璃纖維制品天津有限公司上海玻璃鋼研究所玻璃纖維葉片，3片；正在開發(fā)1.2及1.3阽識(shí)葉片中美合資丹麥獨(dú)資投資7，萬美元自立研制北京萬電公司長22！碳纖維葉片，3片已裝4臺(tái)變漿距與國外的主要差距現(xiàn)在①國內(nèi)僅具有750kW風(fēng)電機(jī)復(fù)合材料葉片的制造技術(shù)，尚無兄級(jí)葉片的設(shè)計(jì)制造技術(shù)；國內(nèi)大多以手糊工藝為主，而國外，人尺撕，30陽，5，1和高強(qiáng)芯材發(fā)泡等技術(shù)已應(yīng)用于特大型葉片成型；國內(nèi)僅有23.51左右的葉片生產(chǎn)工藝技術(shù)，而國外已擁有55米左右的特大葉片工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)。 　　2.2國內(nèi)復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片發(fā)展趨勢(shì)翼型復(fù)雜化。復(fù)合材料葉片由航空翼型向風(fēng)電機(jī)翼型發(fā)展，隨著風(fēng)機(jī)容量不斷增大，葉片的長度和厚度也相應(yīng)增加。同時(shí)，為了提風(fēng)電機(jī)的效率，在制造過程中還要加大葉片的升阻比，葉片翼形更加復(fù)雜。 　　開發(fā)高度柔性的變槳矩風(fēng)機(jī)葉片。風(fēng)力機(jī)葉片的兩條發(fā)展路線，即柔性葉片和剛性葉片。目前，世界上的風(fēng)電機(jī)葉片以剛性的為主，只有美國主張開發(fā)度柔性的變槳矩風(fēng)力機(jī)。葉片和塔架很柔軟，只要把風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)解決好，風(fēng)力機(jī)的成本就可以降下來，使風(fēng)力發(fā)電成本降至2.5美分賈高性能材料的應(yīng)用。在葉片的材料應(yīng)用方面，新型材料已開始應(yīng)用于大型的風(fēng)電機(jī)葉片的制造，如高強(qiáng)碳纖維丹麥0，公司及韌性天然纖維法國人1公司開始研制?？偟陌l(fā)展趨勢(shì)是向低成本輕質(zhì)化的方向發(fā)展，提高損傷容限和可靠性。 　　工藝技術(shù)多樣化。采用最新工藝，多種工藝綜合技術(shù)，如纏繞VARIMRTM熱熔性環(huán)氧預(yù)浸料硬質(zhì)泡沫發(fā)泡和多軸鋪層技術(shù)等。 　　單機(jī)容量大型化。大容量單機(jī)應(yīng)用于大中型風(fēng)力機(jī)群與電網(wǎng)并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行即所謂了單機(jī)容量為4.5多種機(jī)型，企業(yè)規(guī)模向大型化發(fā)展。 　　3結(jié)束語隨著新材料新技術(shù)的不斷應(yīng)用，復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片向復(fù)雜化大型化的方向發(fā)展。國內(nèi)性能復(fù)合材料風(fēng)機(jī)葉片生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展將大大縮短與世界先進(jìn)水平的差距，并將推動(dòng)我國整個(gè)復(fù)合材料行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

離心式通風(fēng)機(jī)作為流體機(jī)械的一種重要類型，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門,是主要的耗能機(jī)械之一，也是節(jié)能減排的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。研究過程表明：提高離心通風(fēng)機(jī)葉輪設(shè)計(jì)水平,是提高離心通風(fēng)機(jī)效率、擴(kuò)大其工況范圍的關(guān)鍵。本文將從離心通風(fēng)機(jī)葉輪的設(shè)計(jì)和利用邊界層控制技術(shù)提高離心通風(fēng)機(jī)葉輪性能這兩個(gè)方面，對(duì)近年來提出的提高離心通風(fēng)機(jī)性能的方法和途徑的研究進(jìn)行歸納分析。 1　離心通風(fēng)機(jī)葉輪的設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)述 　　如何設(shè)計(jì)高效、工藝簡(jiǎn)單的離心通風(fēng)機(jī)一直是科研人員研究的主要問題，設(shè)計(jì)高效葉輪葉片是解決這一問題的主要途徑。 　　葉輪是風(fēng)機(jī)的核心氣動(dòng)部件，葉輪內(nèi)部流動(dòng)的好壞直接決定著整機(jī)的性能和效率。因此國內(nèi)外學(xué)者為了了解葉輪內(nèi)部的真實(shí)流動(dòng)狀況，改進(jìn)葉輪設(shè)計(jì)以提高葉輪的性能和效率，作了大量的工作。 　　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,尋求最佳的葉輪設(shè)計(jì)方法。最早使用的是一元設(shè)計(jì)方法[1]，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(jiǎn)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(jiǎn)單的單圓弧成型。這種方法非常粗糙，設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)性能需要設(shè)計(jì)人員有非常豐富的經(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)[2-3]，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，很難用于大型風(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[4]，還有采用給定葉輪內(nèi)相對(duì)速度W沿平均流線m分布[5]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(jiǎn)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(jiǎn)單，但也需要比較復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算。 　　隨著數(shù)值計(jì)算以及電子計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，可以采用更加復(fù)雜的方法設(shè)計(jì)離心通風(fēng)機(jī)葉片。苗水淼等運(yùn)用“全可控渦&dquo;概念[6],建立了一種采用流線曲率法在葉輪流道的子午面上進(jìn)行葉輪設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法,該方法目前已經(jīng)推廣至工程界,并已經(jīng)取得了顯著效果[7]。但是此方法中決定葉輪設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵,即如何給出子午流面上葉片渦的合理分布。這一方面需要具有較豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)；另一方面也需要在設(shè)計(jì)過程中對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果不斷改進(jìn)以符合葉片渦的分布規(guī)律,以期最終設(shè)計(jì)出高效率的葉輪機(jī)械。對(duì)于整個(gè)子午面上可控渦的確定，可以采用Cu沿輪盤、輪蓋的給定，可以通過線性插值的方法確定Cu在整個(gè)子午面上的分布[8-9]，也可以通過經(jīng)驗(yàn)公式確定可控渦的分布[10]，也有利用給定葉片載荷法[11]設(shè)計(jì)離心通風(fēng)機(jī)的葉片。以上方法都是采用流線曲率法，設(shè)計(jì)出的是三元離心葉片，對(duì)于二元離心通風(fēng)機(jī)葉片還不能直接應(yīng)用。但數(shù)值計(jì)算顯示，離心通風(fēng)機(jī)的二元葉片內(nèi)部流動(dòng)的結(jié)構(gòu)是更復(fù)雜的三維流動(dòng)。因此，如何利用三維流場(chǎng)計(jì)算方法進(jìn)一步來設(shè)計(jì)高效二元離心葉輪是提高離心通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的關(guān)鍵。 　　隨著計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，三維粘性流場(chǎng)計(jì)算獲得了非常大的進(jìn)步，據(jù)此，有一些研究者提出了近似模型方法。該方法是針對(duì)在工程中完全采用隨機(jī)類優(yōu)化方法尋優(yōu)時(shí)計(jì)算量過大的問題，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，提出的一種計(jì)算量小、在一定程度上可以保證設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性的方法。在近似模型方法應(yīng)用于葉輪機(jī)械氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面,國內(nèi)外研究者們已經(jīng)做了相當(dāng)一部分工作[12-14],其中以響應(yīng)面和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法應(yīng)用居多。如何有效地將近似模型方法應(yīng)用于多學(xué)科、多工況的優(yōu)化問題,并用較少的設(shè)計(jì)參數(shù)覆蓋更大的實(shí)際設(shè)計(jì)空間,是一個(gè)重要的課題。 　　2007年，席光等提出了近似模型方法在葉輪機(jī)械氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[15]。近似模型的建立過程主要包括:（1）選擇試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法并布置樣本點(diǎn),在樣本點(diǎn)上產(chǎn)生設(shè)計(jì)變量和設(shè)計(jì)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的樣本數(shù)據(jù)；（2）選擇模型函數(shù)來表示上面的樣本數(shù)據(jù)；（3）選擇某種方法,用上面的模型函數(shù)擬合樣本數(shù)據(jù)，建立近似模型。以上每一步選擇不同的方法或者模型，就相應(yīng)產(chǎn)生了各種不同的近似模型方法。該方法不僅有利于更準(zhǔn)確地洞察設(shè)計(jì)量和設(shè)計(jì)目標(biāo)之間的關(guān)系，而且用近似模型來取代計(jì)算費(fèi)時(shí)的評(píng)估目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算分析程序，可以為工程優(yōu)化設(shè)計(jì)提供快速的空間探測(cè)分析工具，降低了計(jì)算成本。在氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，用該模型取代耗時(shí)的高精度的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析,可以加速設(shè)計(jì)過程,降低設(shè)計(jì)成本。基于統(tǒng)計(jì)學(xué)理論提出的近似模型方法，有效地平衡了基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析的葉輪機(jī)械氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中計(jì)算成本和計(jì)算精度這一對(duì)矛盾。該近似模型方法在試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上，將響應(yīng)面方法、Kiging方法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成功地應(yīng)用于葉輪機(jī)械部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，在離心壓縮機(jī)葉片擴(kuò)壓器、葉輪和混流泵葉輪設(shè)計(jì)等問題中得到了成功應(yīng)用,展示了廣闊的工程應(yīng)用前景。目前，席光課題組已經(jīng)建立了離心壓縮機(jī)部件及水泵葉輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，并在工程設(shè)計(jì)中發(fā)揮了重要作用。 　　2008年，李景銀等在近似模型方法的基礎(chǔ)上提出了控制離心葉輪流道的相對(duì)平均速度優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[16]，將近似模型方法較早的應(yīng)用于離心通風(fēng)機(jī)葉輪設(shè)計(jì)。該方法通過給出流道內(nèi)氣流平均速度沿平均流線的設(shè)計(jì)分布，設(shè)計(jì)出一組離心風(fēng)機(jī)參數(shù)，根據(jù)正交性準(zhǔn)則，在充分考慮影響葉輪效率因素的基礎(chǔ)上，采用正交優(yōu)化方法進(jìn)行優(yōu)化組合，并結(jié)合基于流體動(dòng)力學(xué)分析軟件的數(shù)值模擬，最終成功開發(fā)了與全國推廣產(chǎn)品9-19同樣設(shè)計(jì)參數(shù)和葉輪大小的離心通風(fēng)機(jī)模型，計(jì)算全壓效率提高了4%以上。該方法簡(jiǎn)單易行、合理可靠，得到了很高的設(shè)計(jì)開發(fā)效率。 　　隨著理論研究的不斷深入和設(shè)計(jì)方法的不斷提高，對(duì)于降低葉輪氣動(dòng)損失、改善葉輪氣動(dòng)性能的措施，提高離心風(fēng)機(jī)效率的研究，將會(huì)更好的應(yīng)用于工程實(shí)際中。 2　改善離心通風(fēng)機(jī)內(nèi)葉輪流動(dòng)的方法 　　葉輪是離心風(fēng)機(jī)的心臟，離心風(fēng)機(jī)葉輪的內(nèi)部流動(dòng)是一個(gè)非常復(fù)雜的逆壓過程，葉輪的高速旋轉(zhuǎn)和葉道復(fù)雜幾何形狀都使其內(nèi)部流動(dòng)變成了非常復(fù)雜的三維湍流流動(dòng)。由于壓差，葉片通道內(nèi)一般會(huì)存在葉片壓力面向吸力面的二次流動(dòng)，同時(shí)由于氣流90°轉(zhuǎn)彎，導(dǎo)致輪盤壓力大于輪蓋壓力也形成了二次流，這一般會(huì)導(dǎo)致葉輪的輪蓋和葉片吸力面區(qū)域出現(xiàn)低速區(qū)甚至分離，形成射流—尾跡結(jié)構(gòu)[17]。由于射流—尾跡結(jié)構(gòu)的存在，導(dǎo)致離心風(fēng)機(jī)效率下降，噪聲增大。為了改善離心葉輪內(nèi)部的流動(dòng)狀況，提高葉輪效率，一個(gè)重要的研究方向就是采用邊界層控制方式提高離心葉輪性能，這也是近年的熱點(diǎn)研究方向。 　　2007年，劉小民等人采用邊界層主動(dòng)控制技術(shù)在壓縮機(jī)進(jìn)氣段選擇性布置渦流發(fā)生器，從而改變?nèi)~輪進(jìn)口處流場(chǎng),通過數(shù)值計(jì)算對(duì)不同配置參數(shù)下離心壓縮機(jī)性能進(jìn)行對(duì)比分析[18]。該文章對(duì)渦流發(fā)生器應(yīng)用于離心葉輪內(nèi)流動(dòng)控制的效果進(jìn)行了初步的驗(yàn)證和研究,通過數(shù)值分析表明這種方法確實(shí)可以改善葉輪內(nèi)部流動(dòng),達(dá)到提高葉輪性能的效果。但是該主動(dòng)控制技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且需要外加控制設(shè)備和能量，對(duì)要求經(jīng)濟(jì)耐用的離心通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品不具有競(jìng)爭(zhēng)力。 　　采用邊界層控制方式提高離心葉輪性能的另外一種方法就是采用自適應(yīng)邊界層控制技術(shù)。1999年，黃東濤等人提出了離心通風(fēng)機(jī)葉輪設(shè)計(jì)中采用長短葉片開縫方法[19-20]，該方法采用的串列葉柵技術(shù)，綜合了長短葉片和邊界層吹氣兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，利用邊界層吹氣技術(shù)抑制邊界層的增長，提高效率，而且試驗(yàn)結(jié)果表明[20]，該方法可以有效的提高設(shè)計(jì)和大流量下的風(fēng)機(jī)效率，但對(duì)小流量效果不明顯。文獻(xiàn)[21]用此思想解決了離心葉輪內(nèi)部積灰的問題。雖然串列葉柵技術(shù)在離心壓縮機(jī)葉輪[20]內(nèi)沒有獲得效率提高的效果，但從文獻(xiàn)內(nèi)容看，估計(jì)是由于該文作者主要研究的是串聯(lián)葉片的相位效應(yīng)，而沒有研究串聯(lián)葉片的徑向位置的變化影響導(dǎo)致的。 　　理論和試驗(yàn)都表明，離心葉輪的射流尾跡結(jié)構(gòu)隨著流量減小更加強(qiáng)烈，而且小流量時(shí)，尾跡處于吸力面，設(shè)計(jì)流量時(shí)，尾跡處于吸力面和輪蓋交界處。為了提高設(shè)計(jì)和小流量離心通風(fēng)機(jī)效率，2008年，田華等人提出了葉片開縫技術(shù)[22]，該技術(shù)提出在葉輪輪蓋與葉片之間葉片尾部處開縫，引用葉片壓力面?zhèn)鹊母邏簹怏w吹除吸力面?zhèn)鹊牡退傥槽E區(qū)，直接給葉輪內(nèi)的低速流體提供能量。最終得到在設(shè)計(jì)流量和小流量情況下，葉輪開縫后葉片表面分離區(qū)域減小，整個(gè)流道速度和葉輪內(nèi)部相對(duì)速度分布更加均勻，且最大絕對(duì)速度明顯減小的結(jié)果。這種方法改善了葉輪內(nèi)部流場(chǎng)的流動(dòng)狀況，達(dá)到了提高離心葉輪性能和整機(jī)性能的效果，而且所形成的射流可以吹除葉片吸力面的積灰，有利于葉輪在氣固兩相流中工作。 　　2008年，李景銀等人提出在離心風(fēng)機(jī)輪蓋上靠近葉片吸力面處開孔的方法[23]，利用蝸殼內(nèi)的高壓氣體產(chǎn)生射流，從而直接給葉輪內(nèi)的低速或分離流體提供能量，以減弱由葉輪內(nèi)二次流所導(dǎo)致的射流-尾跡結(jié)構(gòu)，并可用于消除或解決部分負(fù)荷時(shí),常發(fā)生的離心葉輪的積灰問題。通過對(duì)離心風(fēng)機(jī)整機(jī)的數(shù)值試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)輪蓋開孔后，在設(shè)計(jì)點(diǎn)附近的風(fēng)機(jī)壓力提高了約2％，效率提高了1％以上，小流量時(shí)壓力提高了1.5％，效率提高了2.1％。在設(shè)計(jì)流量和小流量時(shí)，由于輪蓋開孔形成的射流，可以明顯改善葉輪出口的分離流動(dòng)，減小低速區(qū)域，降低葉輪出口處的最高速度和速度梯度，從而減弱了離心葉輪出口處的射流—尾跡結(jié)構(gòu)。此外，沿葉片表面流動(dòng)分離區(qū)域減小，壓力增加更有規(guī)律。輪蓋開孔方法可以提高設(shè)計(jì)流量和小流量下的閉式離心葉輪性能和整機(jī)性能，如果結(jié)合離心葉輪串列葉柵自適應(yīng)邊界層控制技術(shù)，有可能全面提高離心葉輪性能。 3　結(jié)論 　　綜上所述,近年來對(duì)離心通風(fēng)機(jī)葉輪內(nèi)部流動(dòng)的研究取得了明顯進(jìn)展,有些研究成果已經(jīng)應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中，并獲得令人滿意的結(jié)果。目前,對(duì)離心通風(fēng)機(jī)葉輪內(nèi)部流動(dòng)的研究仍是比較活躍的研究領(lǐng)域之一，筆者認(rèn)為可在如下方面進(jìn)行進(jìn)一步研究： 　?。?）如何將近似模型方法在通風(fēng)機(jī)方面的應(yīng)用進(jìn)行更深入的研究，結(jié)合已有的葉片設(shè)計(jì)技術(shù)，探索更加高效快速的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法； 　?。?）如何將串列葉柵、輪蓋開孔和葉片開縫等離心葉輪自適應(yīng)邊界層控制技術(shù)結(jié)合起來，在全工況范圍內(nèi)改善離心通風(fēng)機(jī)葉輪的性能，提高離心風(fēng)機(jī)的效率； 　?。?）考慮非定常特性的設(shè)計(jì)方法研究。目前，研究離心通風(fēng)機(jī)葉輪內(nèi)部的流動(dòng)均仍以定常計(jì)算為主，隨著動(dòng)態(tài)試驗(yàn)和數(shù)值模擬的發(fā)展,人們對(duì)于葉輪機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)的非定?，F(xiàn)象及其機(jī)理將越來越清楚,將非定常的研究成果應(yīng)用于設(shè)計(jì)工作中是非常重要的方面。