[发明专利]一种离心风机蜗壳型线设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及离心式流体机械技术领域，具体涉及到一种离心风机蜗壳型线设计方法。

背景技术

离心风机蜗壳的作用包括两点，其一，将从叶轮内流出的流体进行收集，其二，将从叶轮流出的高速流体的动能转化为所需的势能。蜗壳型线是约束蜗壳内部流体运动的边界，其同时也决定了蜗舌的位置及蜗舌间隙的大小，对蜗壳的扩压性能有着极大的影响。

目前大多数蜗壳外型线设计均基于等环量分布或等速度分布的假设，然而蜗壳内实际流动存在极大的非定常流动，蜗壳沿周向各截面及蜗壳进口处的流动参数分布不均，其设计过程中的假设往往不符合实际情况。其次，当前的蜗壳型线设计方法缺少对蜗壳截面积大小在圆周方法上分布的控制并且没能对蜗舌位置及蜗舌间隙大小进行确定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种离心风机蜗壳型线设计方法，能控制蜗壳外型线形状，确定蜗壳截面积在圆周方向上的分布，实现促进蜗壳扩压效果，提升蜗壳出口全压，提高风机整机效率。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种离心风机蜗壳型线设计方法，该方法包括：

步骤1，确定A、B、C三个控制点，其中，A点为蜗壳型线的起始点，B点为控制截面积分布趋势的中间控制点，C点为蜗壳型线的终止点；

步骤2，通过设计计算确定A、B、C三个控制点在角度θ-距离d坐标系上的坐标(θ，d(θ))，并在角度θ-距离d的坐标系中描绘出三个控制点，利用Bezier曲线并将三个控制点拟合成一条连续曲线，该曲线即可表示蜗壳截面积分布情况，见图2，表示截面积变化趋势；

步骤3，将A、B、C三点在角度θ-距离d坐标系上的坐标(θ，d(θ))转化为极坐标系下的坐标(θ，R(θ))；

步骤4，绘制蜗壳外型线。

进一步，所述步骤1中，A点位于角度θ-距离d坐标系上，其横坐标θa表示蜗舌位置，纵坐标da表示蜗舌间隙。

所述步骤1中，C点横坐标θ_c为360°，C点纵坐标d_c为风机出口处的高度H。

进一步，所述步骤2中，考虑到沿圆周方向上距离d是不断增大的，不

同方位角θ下其距离d的取值范围差异较大，故引入一个设计变量t，通

过变量t来计算d_b。d_b的计算方法为：

1)通过A、C点在角度θ-距离d坐标系下的坐标计算出截面积以线性递

增时的增长率及截距b＝d_c-kθ_c；

2)再通过增长率k与截距b计算出截面积以线性增长时,在方位角为θ_b处的距离d₁；

3)最后通过引入变量t，计算得d_b＝d₁+t。

通过以上设计计算可以得到A、B、C三点在角度θ-距离d坐标系下的坐标。

进一步，所述步骤3中，A、B、C三点在极坐标系下的纵坐标分别为其在角度θ-距离d坐标系下的纵坐标值加上叶轮的半径。

在极坐标系下A、B、C三点的坐标分别为P_A(θ_a，R_a)、P_B(θ_b，R_b)、P_C(θ_c，R_c)，其中R_a＝d_a+0.5D₂；R_b＝d_b+0.5D₂；R_c＝d_c+0.5D₂，其中D₂为叶轮直径。

进一步，所述步骤4具体为，根据P_A、P_B、P_C三点坐标，利用三维制图软件，通过建立Bezier曲线方程来绘制蜗壳外型线。

所述Bezier曲线方程如下:

B(T)＝(1-T)²PA+2T(1-T)PB+T²PC，T∈[0,1]

当t为负时，截面积变化曲线是向下凹的，截面积变化显先慢增后快增的趋势；当t为正时，截面积变化曲线是向上凸的，截面积变化显先快增后慢增的趋势，拐点均为B点；当t为0时，截面积线性递增。

进一步，所述三维制图软件为CREO2.0软件。