離心式風機的案例
多翼式離心風機氣動和噪聲分析
概要
使用SC/Tetra來評估不同幾何形狀的風機對空氣動力和旋轉停滯的噪音影響。
對于住宅區的通風設備，噪音減少是至關重要的。通過在風機中葉片的前面安裝風扇護罩(如圖1所示)可以有效改善空氣動力的特性，盡管，在其中有很大一部分流體動力原理還不為人知。護罩對空氣動力學的特性和噪音的評估是通過實驗來實現的，還有旋轉停滯對寬頻噪音的影響分析是通過模擬內部流場來完成的。
2. 算例
2.1. 實驗結果
2.2. SC/Tetra模擬結果
3. 總結
SC/Tetra展示了空氣流過風機的過程，并證評估了旋轉停滯對兩種風機寬頻噪音的影響。空氣動力特性與寬頻噪音相互違背。然而，MF9S特定的噪音級別是低于MF9。SC/TETRA證明了保護罩的使用可以提高多翼式離心風機的性能。
多翼式離心風機氣動和噪聲分析.pdf
展開 Simcenter STAR-CCM + 3D-CAD中的離心風機參數化示例
離心式風機是工業上使用最廣泛的設備之一，典型的應用場景包括HVAC系統等。常規結構包括旋轉的葉輪和固定的蝸殼，如下圖所示。葉輪將動能傳遞給氣體，蝸殼起整流的作用，將動能轉化為壓頭。
動畫1 離心風機旋轉動畫
葉片和蝸殼的設計直接影離響離心式風機的功率和壓頭。而在實際設計中，往往需要根據工程師的經驗，逐步調整幾何模型，通過實驗和仿真的方法來獲得模型的性能，雖然通常可以獲得更好的設計，但是因為時間和成本因素，無法保證對關鍵參數變化的所有方案的性能進行實驗和仿真分析，難以獲得最優的離心風機設計方案。通過對模型中的關鍵幾何變量進行參數化建模，配合優化分析或者方案掃掠，全面評估方案，獲得魯棒性好和性能高的模型方案。
本文提供了在Simcenter STAR-CCM+ 3D-CAD中對離心風扇進行參數化建模的示例。從下面的動畫可以看到參數化模型生成的各種設計。本文最后附帶有3D-CAD模型的仿真文件。下面列出了如何在Simcenter STAR-CCM+ 3D-CAD中構建參化數模型的詳細說明。
注：需要參考User Guide，先熟悉并掌握3D-CAD的基本操作。
動畫2 離心風機參數化模型變化動畫
第1步，葉片
首先通過繪制葉片外傾角線來構造葉片。葉片外傾線是使用4個參數構造的，即曲率（curvature），弦(Chord)，葉片偏離中心的距離（offsetFromCenter）和葉片角度（BladeAngle）。
1. 從原點開始創建兩條構造線，定義為“blade offset from center”，“bladeangle”和“blade chord length”，如下圖所示。
圖1 葉片構造線1
2.
展開 極坐標離心式通風機通用介紹
極坐標離心式通風機通用介紹
作者：林建文
離心式風機是一種常見的通風機類型，葉片旋轉對氣體做功，氣體壓力和速度得以提高，并在離心力作用下沿著葉道甩向蝸形機殼。因氣體在葉輪內的流動主要是在徑向平面內，故又稱徑流通風機。
風機葉片是風機的重要部件，它的幾何形狀，安裝角度，葉片數目對性能有很大的影響。每次都重新設計一款風機相當耗時。極坐標網提供多種性能優良的風機模型。用戶只需要輸入相關的參數值，網站便可生成相應的模型。
下面進行詳細介紹：
(1) 計算比轉速
用戶確定設計轉速n（RPM）和設計流量Q（m^3/h）和全壓差（Pa），根據風機比轉速公式算出比轉速:
(2)算出比轉速之后，在網站選擇相等或相似比轉速的離心風機；
(3)進入風機頁面后，輸入一些基本參數，網站便會生成模型。需要注意的是：
1、輸入設計流量和設計轉速，模型尺寸按照尺寸系數公式進行縮放:
式中nd，Qd分別表示風機的額定轉速、額定流量。
但是模型的厚度并不會縮放，因此，用戶需要根據縮放的情況，相應調整各個部分的厚度值來滿足工程上的需要。
2、改變葉片數對風機的性能有較大的改變，一般建議不改動。
下面介紹一個實例；
設計一個離心風葉，轉速2000RPM,流量300 m^3/h，全壓400Pa。
（1）計算得到比轉速為ns=35.7。T6-31型離心風機的比轉速為33.31。
展開 常用電機冷卻方式匯總
電機發熱問題在研發生產新品過程中較常見，Ms.參也接觸過不少型式試驗時電機溫度階梯式升高溫升難以穩定的案例。結合該問題，Ms.參今天與大伙簡單談談電機的冷卻方法和通風散熱，解析各類電機通風冷卻結構，企圖能發掘一些避免電機過熱的設計技巧。
由于電動機使用的絕緣材料有對溫度的限制，故電機冷卻的任務是將電機內部損耗產生的熱量散發掉，使電機各個部位的溫升維持在標準規定的范圍之內，并力求內部溫度均勻化。
電機通常采用氣體或者液體作為冷卻介質，常見的有空氣和水，對應的我們稱之為空冷或者水冷。 空冷常見的有全封閉空氣冷卻和開啟式空氣冷卻；水冷常見的有水套式冷卻和熱交換器冷卻。
交流電機標準IEC60034-6規定和解釋了電機的冷卻方式，采用IC代碼來表示：
冷卻方式代碼 = IC+ 回路布置代號 + 冷卻介質代號 + 推動方法代號
一、常見的冷卻方式
1、IC01 自然冷卻 （表面冷卻）
例如西門子緊湊型1FK7/1FT7伺服電機。注意：此類電機運行時表面溫度較高，可能對周邊設備和物料產生影響。故在某些行業應用時，應考慮通過電機的安裝和適度的降容來規避電機溫度的負面影響。
2、IC411 自扇冷卻 （自冷）
IC411是通過電機自身的旋轉來移動空氣從而實現冷卻的，空氣的移動速度與電機速度相關。
3、IC416 強迫風扇冷卻（強冷或獨立風扇冷卻）
IC416則含有獨立驅動的風機，保證了風量的恒定而與電機的轉速無關。
IC411和IC416是低壓交流異步電機經常采用的冷卻方式，是通過風扇吹電機表面散熱筋來實現散熱的。
電機的散熱風扇類型
后傾離心式風機
徑向離心式風機
軸流式（旋槳式）
風扇的設計是以最小的損耗獲得最大的冷卻效果為原則，多采用流線型曲面設計，以最大限度地提高風扇的通風效率，同時也降低了通風噪音。
展開 
焦化設備：離心風機
根據作用原理，一般可分為離心式、軸流式、往復式、回轉式等。目前我國電廠中用的最多的是離心式，因為它具有效率高、流量大、輸出流量均勻、結構簡單、操作方便，噪音小等優點。
風機分類方法不一，習慣上有下面幾種分類方法。
1.按介質在風機內部流動方向分類
分為離心、軸流及混流通風機。
1.1離心通風機的特征是：介質沿著軸向進入，而在葉輪內沿著徑向流動，如圖2所示。
圖2離心通風機示意圖
1-集流器；2-葉輪；3-機殼
軸流式風機—氣流軸向駛入旋轉葉片通道，由于葉片與氣體相互作用，氣體被壓縮后近似在園柱型表面上沿軸線方向流動，如圖3所示。
圖3軸流通風機示意圖
1-集流器；2-整流罩；3-葉輪；4-機殼；5-后整流罩
混流式風機—氣體與主軸成某一角度的方向進入旋轉葉道，近似沿錐面流動，如圖4所示。
圖4混流通風機示意圖
1-集流器；2-葉輪；3-機殼
橫流式風機—氣體橫貫旋轉葉道，而受到葉片作用升高壓力。
2.按生產壓力的高低分類(以絕對壓力計算)
通風機—排氣壓力低于112700Pa。
鼓風機—排氣壓力在112700Pa-343000Pa之間。
壓縮機—排氣壓力高于343000Pa以上
3.通風機高低壓相應分類如下(在標準狀態下)
低壓離心通風機：全壓P≤1000Pa。
中壓離心通風機：全壓P=1000-8000Pa。
高壓離心通風機：全壓P=8000-30000Pa。
低壓軸流通風機：全壓P≤500Pa。
高壓軸流通風機：全壓P=500-3000Pa
4.按葉片出口角分類
可分為后彎（向后）式、徑向式和前彎（前向）式風機，如圖5所示。
后彎式風機 葉片出口角β2＜90°。
徑向式風機 葉片出口角β2＝90°。
展開 風機氣動噪聲求解全流程講解，一文get基于STAR-CCM+的風機仿真全部知識點
在單級離心風機中，氣體從軸向進入葉輪，經過葉輪時改變成徑向，進入擴壓器后減速并轉換為壓力能。多級離心風機則通過回流器使氣流進入下一葉輪，產生更高壓力。</p><p><strong>2. 軸流式風機</strong></p><p class="ql-align-justify"> 軸流式風機中，氣流軸向進入葉輪，在旋轉葉片的流道中沿著軸線方向流動。葉輪旋轉時，氣體受到葉片推擠，能量升高后流入導葉，導葉將偏轉氣流變為軸向流動，并導入擴壓管，進一步將氣體動能轉換為壓力能。</p><p><strong>3. 斜流（混流）式風機</strong></p><p class="ql-align-justify"> 斜流式風機結合了軸流式和離心式風機的特點，其工作原理與軸流式風機類似，但葉片角度更為傾斜，使得氣流在葉輪中既受到軸向推擠又受到徑向加速，壓力系數較高，流量系數也較大。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/lR4GOtoy9vIe2Bd4SLFajiaIJfbC2ufTmpYhXiaNlUHmCfm94KAB9g6IPVTOIZYNZKso9GIf3ha4M3b8jdKVciacg/640?wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p class="ql-align-justify"> 風機氣動性能，主要通過兩個曲線描述：P-Q曲線和效率曲線。P-Q曲線直接決定了風扇的適用條件，效率曲線決定了風扇的使用成本。
展開 離心風機內部培訓資料
根據作用原理，一般可分為離心式、軸流式、往復式、回轉式等。目前我國電廠中用的最多的是離心式，因為它具有效率高、流量大、輸出流量均勻、結構簡單、操作方便，噪音小等優點。
風機分類方法不一，習慣上有下面幾種分類方法。
1.按介質在風機內部流動方向分類
分為離心、軸流及混流通風機。
1.1離心通風機的特征是：介質沿著軸向進入，而在葉輪內沿著徑向流動，如圖2所示。
圖2離心通風機示意圖
1-集流器；2-葉輪；3-機殼
軸流式風機—氣流軸向駛入旋轉葉片通道，由于葉片與氣體相互作用，氣體被壓縮后近似在園柱型表面上沿軸線方向流動，如圖3所示。
圖3軸流通風機示意圖
1-集流器；2-整流罩；3-葉輪；4-機殼；5-后整流罩
混流式風機—氣體與主軸成某一角度的方向進入旋轉葉道，近似沿錐面流動，如圖4所示。
圖4混流通風機示意圖
1-集流器；2-葉輪；3-機殼
橫流式風機—氣體橫貫旋轉葉道，而受到葉片作用升高壓力。
2.按生產壓力的高低分類(以絕對壓力計算)
通風機—排氣壓力低于112700Pa。
鼓風機—排氣壓力在112700Pa-343000Pa之間。
壓縮機—排氣壓力高于343000Pa以上
3.通風機高低壓相應分類如下(在標準狀態下)
低壓離心通風機：全壓P≤1000Pa。
中壓離心通風機：全壓P=1000-8000Pa。
高壓離心通風機：全壓P=8000-30000Pa。
低壓軸流通風機：全壓P≤500Pa。
高壓軸流通風機：全壓P=500-3000Pa
4.按葉片出口角分類
可分為后彎（向后）式、徑向式和前彎（前向）式風機，如圖5所示。
后彎式風機 葉片出口角β2＜90°。
徑向式風機 葉片出口角β2＝90°。
展開 基于STAR-CCM+風機界面：雙向進氣的多翼離心風機的仿真
前向多翼離心風機作為一種，流量大，風壓大的風機種類，常用于空調，吸油煙機等家用電器中，本案例使用STAR-CCM+中的多參考系（MRF）模型計算前向多翼離心風機的流場。
1、問題描述
本案例仿真的前向多翼離心風機為雙向進氣，轉速為1000rpm，在計算時把進口設為大氣壓，出口相對壓力設為0，計算域如圖1所示：
2、幾何與網格
（1）本案例的幾何網格采用從外部導入的方法，啟動STAR-CCM+軟件，點擊file→Import→Import surface mesh，選擇準備好的stl面網格文件，選導入界面，選擇create new region，把單位改為mm，其余默認，點擊ok即可：
（2）右鍵點擊Continua中的mesh1，選擇selectmeshing models，選擇surfaceremesher；
（3）右鍵mesh1→reference values，在base size中中填寫面網格的總體控制尺寸20mm；
（4）勾選region→region 1→dianji→mesh condions→custom surface size，在下面的mesh values→surface sizes中填入dianji面網格的relative targetsize和relative minmum size；對所有的part進行目標尺寸和最小尺寸進行控制。
展開 九個案例三大方面全方位揭秘電站輔機振動的日常
案例5：某廠一次風機振動
該一次風機為離心式風機，風機額定轉速為1488r/min，電機轉子與風機轉子之間的聯軸器為蛇形彈簧聯軸器，由于聯軸器罩殼磨損嚴重，委托某加工單位仿制。檢修后啟動，電機后軸承和風機前軸承垂直、水平、軸向三個方向振動均出現異常，垂直方向振動分別為102μm、104μm。由于振動超標，檢修人員重新復測了中心，未見異常。
處理過程：經檢測這兩個軸承三個方向振動主振頻率均為基頻，并有一定量2x，未見明顯的軸承故障頻率，這表明各軸承不存在故障且安裝、潤滑良好；也沒有發現明顯的葉片通過頻率，另外，通過現場試驗發現，風機振動與擋板開度沒有關系，這表明風機通流部分正常。
通過以上分析排除了風機轉子不平衡、軸承損壞、安裝潤滑不良及風機通流部分損壞等故障。但風機驅動端軸承振動大于非驅動軸承振動，風機驅動端軸承振動與電機驅動端軸承振動大小接近，相位相反，各軸承水平、垂直、軸向振動均較大，且頻譜中2倍頻成分比較明顯，這些現象表明，風機可能存在風機轉子與電機轉子不對中的問題。由于中心復測過，沒有發現問題，另外，考慮到檢修時更換了聯軸器罩殼，所以決定拆下聯軸器罩殼，通過測量發現，新更換的聯軸器罩殼內徑與更換下來的舊罩殼比較小2mm。
將新的罩殼內徑加大了2mm回裝，回裝后啟動，這兩個軸承的異常振動消失，三個方向振動最大不超過50μm。這說明造成振動異常的原因是新的罩殼內徑過小，運行中罩殼限制了轉子的相對運動，引起轉子不對中。
案例6：某廠排粉機振動
該排粉機為離心式風機，風機額定轉速為1500r/min。大修時將尼龍棒式鏈接的聯軸器更換為螺栓套膠圈鏈接的聯軸器。大修后啟動，電機靠近聯軸器側軸承振動出現異常。
展開 ICEM-離心風機結構化網格
對于離心風機的結構化網格，可以劃分單獨一個葉片的周期，進行旋轉陣列復制；該難點在于葉片位置，比較薄，可以考慮用面關聯處理。
穩態MRF方法在模擬離心風機中的有效性
來源：ANSYS資料庫
翻譯：上海安世亞太
摘要
通過一個后傾離心風機的流動實例，FLUENT得到了驗證。該實例對其流動范圍進行了研究。與現有的試驗數據相比，穩態多重參考系(MRF)模型和realizable k-e湍流模型可以適當地捕捉風機的幾個性能特征。
正文
本文所研究的風機為采用傳統轉子設計的后傾離心風機。在實驗室（按照ANSI/AMCA 210-85、ANSI/ASHRAE 51-1985標準）通過將風機的出風口安裝到風洞入口以對風機進行測試。允許周圍的空氣從各個方向通過入口孔進入風機。在風洞中使用常規技術（靜壓口和射流噴嘴）測量升壓和流量。在額定運行速度和一定流量范圍內，收集了風扇的性能數據，包括升壓、軸功率和聲壓級。由于轉速和空氣溫度的細微變化，所有數據均校正為額定轉速和標準大氣密度（0.075 lbm/ft3）。本研究的目標之一是驗證穩態MRF方法在模擬離心風機中的有效性。
因此，入口-轉子域采用運動參考系模型（恒轉速）建模，而假定外殼域為靜止狀態。采用了realizable k-e湍流模型模擬湍流效應。假設工作流體（空氣）是不可壓縮的，具有固定屬性（密度=0.075 lbm/ft3，黏度=1.2×10-5 lb/ft-s)。
通過使用二階離散化方程和標準的SIMPLE壓力-速度耦合方案以進行求解。風機幾何如圖1所示。它由前盤和后盤、15個葉片和蝸殼板組成。轉子安裝在一個蝸殼中，該蝸殼收集來自轉子的流量并通過一個矩形出口排出。入口的集流器也被用來幫助引導氣流進入轉子，使流動損失最小化。
圖一：風機幾何
圖二：使用的表面幾何
基于GAMBIT建立了離心風機的計算網格。以IGES幾何文件的形式獲得了風機轉子和外殼的幾何。
展開 
基于icepak實現離心風機blower的建模教程 ￥80
離心風機加外殼方案，是散熱系統經常用到的一種散熱方案，在Icepak中使用blower模塊可以進行真實模擬氣流和散熱情況，本教程逐步介紹建模過程，并附帶仿真源模型，下載后可直接求解。如有問題，可技術交流。
347-CFX離心風機仿真WORKBENCH19.2-DM-MESHING-CFX-POST
04
基本結果
05
使用軟件
使用WORKBENCH19.2中的CFX對離心風機作流場仿真的操作，內含DM抽取流體域處理（無建模過程，風機模型為外部導入）、MESHING網格劃分、CFX流體仿真設置及CFD-POST基本出圖。
單相流（空氣），Frozen Rotor“凍結轉子法”。
論文分享 | 壓縮機設計:軸流式、混流式還是離心式？
圖片來源：《選擇一臺壓縮機的子午向拓撲形式：軸流式、混流式、離心式》，Smyth, Miller, GT2021-59121.
令人驚訝的是，這張圖表表明，混流式設計是最終的設計選擇。混合流設計并非不為人知，但在葉輪機械環境中是罕見的。我常常想，在世界上混合流設計還有更大的空間，它們之所以如此罕見，無非是因為很少有人知道怎么做。實際上，我從未停止過考慮混流式設計也許恰恰是首選設計方法。現在就拋棄我們現有的所有離心式和軸向式的壓縮機設計可能還為時過早，但這項工作肯定會讓我在未來考慮混流式的設計方案。
文章來源ConceptsNREC
展開 旋轉機械 流場分析｜基于STARCCM+的多翼離心風機流場分析
01
前言
多翼離心風機由于其具有尺寸系數小、噪聲低、流量系數大和壓力系數高等優點，被廣泛應用于吸油煙機、空調室內機、工廠、礦井和電氣設備等的通風換氣和冷卻中,在國民經濟建設中發揮巨大作用。多翼離心風機其結構上的特點是葉型呈前彎型，并且葉片數目較多，通常在40片以上，而且其葉片往往是等厚度的單圓弧葉片，方便加工制造。
02
設計模型
圖1 葉輪設計
圖2 蝸殼設計
圖3 風機二維/三維顯示界面
03
CFD仿真建模
為了提高計算的進度，把出口部分進行自動延長從而減小出口回流對計算精度的影響。將整個流體域劃分成四個部分，分別為進口部件、葉輪、蝸殼和出口段。
展開 