[发明专利]强破碎高效刀片式叶轮、包括该叶轮的风机及其设计方法

权利要求书

1.强破碎高效刀片式叶轮，包括叶轮本体，其特征是，所述叶轮本体包括叶轮后盘、环形阵列在叶轮后盘上且呈圆弧状的主刀片、以及设于主刀片顶部与主刀片流线形状一致的子刀片，所述主刀片包括相间设置的若干长叶片和若干短叶片，所述长叶片和短叶片的进口角β1相同均为60-70°，所述长叶片和短叶片的出口角β2相同均为65-75°，所述长叶片的入口处设有大倾角，所述大倾角的角度α为28-35°，所述叶轮本体的入口直径D1与叶轮本体的出口直径D2之比为0.25：0.35，所述长叶片和短叶片的出口宽度b相同，所述长叶片的的出口宽度b与叶轮本体的出口直径D2之比为0.13：0.2。

2.如权利要求1所述的强破碎高效刀片式叶轮，其特征在于：所述长叶片的入口底部设有圆倒角。

3.如权利要求1所述的强破碎高效刀片式叶轮，其特征在于：所述长叶片和短叶片的数量均为8个。

4.如权利要求1所述的强破碎高效刀片式叶轮，其特征在于：所述长叶片和短叶片的进口角β1相同均为66°。

5.如权利要求1所述的强破碎高效刀片式叶轮，其特征在于：所述长叶片和短叶片的出口角β2相同均为70°。

6.如权利要求1所述的强破碎高效刀片式叶轮，其特征在于：所述大倾角的角度α为31°。

7.风机，包括蜗壳，所述蜗壳上设有风机进风口、风机出风口、清理门以及皮带轮传动装置，其特征在于：还包括权利要求1-6中任一项所述的强破碎高效刀片式叶轮。

8.权利要求7风机的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、对原型风机进行CFD数值模拟仿真分析，通过CFD计算的数值模拟性能曲线与设计输入要求对比，是否满足设计要求，提出优化方向；

a1、模型预处理及气动三维模型的建立，

在三维建模软件中，建立原型风机的气动三维模型，去除对气动无作用的零碎部件，模型的建立符合风机计算预处理及物理模型计算要求，把风机分为旋转域及静止域，采用相对坐标系进行计算，提高计算鲁棒性、计算效率；

a2、气动网格划分，

把处理的三维气动模型，导入网格划分软件，风机的部件建立Part，对叶轮、域之间交界面、进风口与叶轮配合位置对计算性能产生重大影响的部件局部加密，合理控制网格数及网格质量；

a3、计算模型的建立，

把划分好的网格导入CFD计算软件中，设置模型边界条件、选取湍流模型、计算算法；

a4、后处理，提取气动结果，

在后处理软件中，提取风机的气动参数，分析流场，风量、风压、气动效率；

a5、气动性能与设计输入要求对比，

提取原型风机的性能曲线图，分析原型风机存在的问题，提出优化方向；

B、优化设计研究

b1、针对A分析存在的问题，对风机气动机型优化，通过逐步优化迭代，选取最优方案；

b2、对优化的气动设计方案，进行强度分析，控制及消除应力过大部位，使风机在运行中的应力控制在允许范围内；所有性能均满足设计要求时，输出计算方案；

C、实验研究

对B的计算及优化结果，输出设计方案；搭建测试实验台，把制作的风机在试验台中测试，采集实测数据；在此基础上，把实测结果与计算结果进行对比分析，验证计算数据的准确性以及测试结果是否满足设计要求；如果不能满足要求，对计算数据进行迭代分析；如果满足要求，研发项目可结案。

9.如权利要求8所述的风机的设计方法，其特征在于：在步骤a3中，设置模型进口边界条件为速度，设置模型出口边界条件为静压。

10.如权利要求8所述的风机的设计方法，其特征在于：在步骤a3中，选取SST湍流模型。