基于变环量方法的农用轴流风机设计及性能优化 - 吴乐天; 邱绵靖; 刘志伟; 丁涛 (农业工程学报, 2024)
TH43; 随着农业设施养殖空气过滤装置使用的普及,对高压农用轴流风机的需求也随之提升.为了提高农用轴流风机的气动性能并扩大工作压力范围,利用变环量设计理论,通过风洞试验和数值模拟,对风机叶片进行了重新设计.旨在改变现有叶片轮毂处结构形式,改善农用轴流风机内部流态,达到提升农业轴流风机气动性能和扩大稳定运行范围的目的.该研究以 0.91 m农用轴流风机尺寸及目标风量为设计参数,利用变环量方法设计了一款叶片.通过单因素和响应面分析方法,研究了轮毂直径d、安装角α和叶片数n结构参数对风机性能和流场的影响.最佳工艺参数为d=260 mm,α=-0.369°,n=4 片.数值模拟结果表明,优化后的轴流风机性能优于设计轴流风机,扩大了高压区稳定运行范围.样机试验测试表明,在高压(120 Pa)下,优化风机相较于原型轴流风机的风量提高了 163%(达到 18 710.99m3/h),能效比提高了 18.9%(达到 1.94 m3/(h·W)).该研究证明了变环量在农用轴流风机设计中的可行性,结构参数的优化可进一步降低风机的内部涡流.优化后的轴流风机减少了内部流场的二次流,提高了叶片的做功能力,改善了风机的气动性能,确保轴流风机在农业应用中能够更高效地实现空气流通与调控.