现代设计方法小型污水处理一体化设备的自然效率与低噪风机应用

随着现代生活对节能、环保要求日益提高，对开发高效、低噪风机的呼声也愈益强烈，同时又提出要求在风机设计阶段就能预估噪声，因为这对低噪风机设计和风机噪声控制都有重要意义。直到90年代初期，工程上一直采用传统设计方法，即用一维或二维理想流处理加上一些设计参数的经验选择，而不考虑风机各个部件之间相互影响(包括间隙影响)的设计方法。

其中对离心风机只分别设计叶轮、蜗壳；对轴流风机只分别设计动叶、静叶。虽然用这种方法也有不少产品具有接近当时国际水平的综合(即兼顾效率、噪声、工艺、尺寸、寿命、高效工作区)性能，至今仍占领着我国的风機市场，但这些產品的開發不僅耗去大量錢財和時間，而且如仍用這種傳統的設計方法，進一步提高性能的潛力已很小，必須充分利用現代科技手段，全面的考慮風機內部三維粘性流動，以及部件耦合影響進行整機優化設計，發展出一种新的現代設計方法。

1998年我們在中國機械工程雜誌第8期發表題目為“離心風機現代設計方法研究”的論文，提出了這種設計方法的一個雛形，当時の研究工作得到了一項國家自然科學基金支持（項目名稱為“低比噪聲離心風機科學設計方法研究”），並與北京西山風機廠共同開發了7-35風機以替代原有的性能優良的大型6-41風機，当時所用的軟體是美國NASA-CR-178818提供的一套程序，這套程序使得它可用于離心風機内部三維粘性流場計算，並且得到的小型7-35樣品產品氣動性能預測結果基本符合實驗結果。

近年來，我們又成功地將國際上最通用的商用軟體FLUENT用于離心風機和軸流風機氣動性能預估，它在幾何數值建模、三維網格生成前處理以及後處理等方面都比我們開發出的原有程序好很多。我們已經使用FLUENT 6.1 開発到了可以整車計算，即對離心風machine 是從進口管道到葉輪再到蜗壳一起算，並考慮進口管道與葉輪之間及葉輪與蜗壳之間的事故間隙；對軸流 風machine 則是從進口管道通過動葉再到靜葉最後形成全室一起算，并考慮過程中的事故間隙，因而實際測試結果符合更好同時還對影響 風machine 性能主要設計參數進行了優化選擇分析其影響形成了比較完整 的現代設計 方法，用此法不僅研制出了一批七五系列新款樣品，还为美国GE公司开发了两种用于空調系统中离心泵，性能优异获得好评，还为德国某企业预测几种轴 流泵气动行为，为日本某企業預測多種离心泵气動行為還为国内西山企業發展帶靜翼消排轴 流泵还為鞍山企業開发大型燃煤火電站供應系統大型循環水泵等，一切情況均與實驗結果吻合非常好。在所有運作條件下，全壓或靜壓誤差小於3%~5%，效率誤差小於2%~3%。

这种优化后的现代设计法则将会在美国暖通与空调工程师协会主办杂志-TheASHRAE(AmericaSocietyofHeating,RefrigeratingandAirConditioningEngineers)ResearchJournal发表题目是“NumericalSimulationofFlowFieldforaWholeCentrifugalFanandAnalysisoftheEffectsofBladeInletAngleandImpellerGap”。本文将以离心 风机会例详细介绍这种现代design 方法及其应用部分主要成果。