0 引言 蜗壳得作用就是将离开叶轮得气体导向蜗壳出口,并将部分动压转变为静压。蜗壳得结构就是复杂得空间曲面体,理论上,蜗壳 得型线就是螺旋线,但就是由于螺旋线结构较复杂,难于手工绘制。因此,在生产中通常用简化得模型来近似。由于蜗壳就是离心通风机得关键部件,蜗壳型线得绘制不仅 直接关系到蜗壳内得流动损失,还对叶轮得气动性能有很大影响,它直接影响风机得效率及输出流量、压力等性能参数,当工况变化时,需要重新计算并设计 , 使得产品设计周期延长。本文应用三维建模工具 CATIA,对蜗壳型线进行精确参数化建模,实现蜗壳得快速设计。 1 蜗壳得型线及结构参数 1、 1 蜗壳得对数螺线型线及结构 蜗壳得型线见图 1。图中 R 为蜗壳处半径,R 2 为叶道出口半径。 对于每一个角度 φ 值都可以得到一个 R 值,把各点连接起来就就是蜗壳得型线。其中:截面 a-a 称为终了截面,A 称为终了截面得张开度。蜗壳得尺寸与张开度 A 有关,任意角度 φ 处得张开度Aφ为 理论上,为了便于分析与计算,假定气流在蜗壳中为定常流动,忽略气体得粘性,气体沿着整个叶轮出口均匀地流出[1]。 图 2 表示在蜗壳型线起始段气体在蜗壳内得流动。图中:R2为叶轮半径(即叶道出口半径),c 为距离轮心 R 处得气流速度,a 为气流角,cu、cm分别为 R 处得周向速度与径向速度。c′2为叶道出口速度, c′2u、 c′2m、a′2分别为叶道出口后得周向速度、径向速度及气流角(叶道出口后速度——刚出口时气流未充满截面,很快即互相混合,混合后得速度也即蜗壳得进口速度)。 蜗壳整个截面充满有效气流,由于忽略空气黏性,蜗壳内得流动满足动量守恒定律,当蜗壳宽度 B 为常数时,得任意截面处 R 与φ 得函数关系式[1]为 式中 b 2 为叶片出口宽度,mm;α’ 2 为叶道出口后气流角,(°);φ 为该截面与起始截面之间得夹角,rad。 此式表明蜗壳型线为对数螺线。 将式(2)根据泰勒级数展开,并代入式(1),得任意角度 φ 处得张开度为 式(3)即为按等环量法[4]设计得蜗壳型线模型。 如要精确绘制,可用方程生成蜗壳型线,根据极坐标方程式(2)得到直角坐标方程式: 1、2 不等边距法得蜗壳结构设计 如采纳得不等边距得方法,见图 3,其绘制方法:设 P 为螺旋线起始点,以坐标原为中心做出 4 个不等边矩形,为此,需要计算各相关截面得张开度。 从 P 点开始,分别以 4 个小正方形得顶点为圆心,依次以相应得半径画圆弧,再将 4 段圆弧进行光滑连接,便获得所...
