為滿足市場(chǎng)需求，近日首臺(tái)混合臂高空作業(yè)車完成試制，由于其質(zhì)量可靠、操作性能優(yōu)越、安全防護(hù)措施完善、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，一經(jīng)推出就備受關(guān)注，該產(chǎn)品剛一下線就迎來了第一批用戶，該高空作業(yè)車成為市場(chǎng)的新寵。

隨著高空作業(yè)車國(guó)內(nèi)市場(chǎng)呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長(zhǎng)的勢(shì)頭，隨車公司高空作業(yè)車不斷發(fā)展,目前折疊臂、直臂系列高空作業(yè)車已逐漸趨于系列化。該混合臂高空作業(yè)車廣泛應(yīng)用于路燈、電力、交通、高速公路、造船修船、通信、建筑、園林、廣告、機(jī)場(chǎng)、港口、有線電視等行業(yè)，使用面廣、作業(yè)效率高、安全方便，擁有巨大的市場(chǎng)潛力。該混合臂高空作業(yè)車工作臂包括折疊臂和伸縮臂，其低速性能好、輸出功率大、工作效率高、噪音小，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到行業(yè)內(nèi)一流水平，成為國(guó)內(nèi)高空作業(yè)車極具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，它的誕生引領(lǐng)了行業(yè)的發(fā)展方向。

此混合臂高空作業(yè)車作業(yè)高度達(dá)到21米，作業(yè)靈活、幅度為全范圍作業(yè)，結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)越、載重達(dá)250kg等優(yōu)點(diǎn)迎得了市場(chǎng)的歡迎，該產(chǎn)品的成功試制代表了隨車公司在高空作業(yè)車產(chǎn)品的研發(fā)上又再上一個(gè)臺(tái)階，為日后混合臂式高空作業(yè)車的全面推廣奠定了良好的基礎(chǔ)。

軸流通風(fēng)機(jī)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重要的通用機(jī)械設(shè)備，廣泛應(yīng)用于冶金、礦山和隧道通風(fēng)等領(lǐng)域。根據(jù)我國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)提出的節(jié)能中長(zhǎng)期專項(xiàng)規(guī)劃，在 2000 年，我國(guó)風(fēng)機(jī)的平均設(shè)計(jì)效率為 75% ，比國(guó)際先進(jìn)水平低 5 個(gè)百分點(diǎn)。我國(guó)風(fēng)機(jī)設(shè)備的效率指標(biāo)：到 2010 年風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)效率要達(dá)到 80%~85% [1] 。

1　 軸流通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀和方法

1.1 　軸流通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)研究的現(xiàn)狀

　　通風(fēng)機(jī)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是設(shè)計(jì)人員根據(jù)用戶的要求和自己的經(jīng)驗(yàn)，先提出設(shè)計(jì)方案，隨后對(duì)給定的方案進(jìn)行分析、計(jì)算。最后通過對(duì)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行大量試驗(yàn)，改進(jìn)設(shè)計(jì)方法，找到一個(gè)可行的設(shè)計(jì)方案，達(dá)到用戶要求 [2] 。這種設(shè)計(jì)方法不僅要求設(shè)計(jì)人員具有豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，而且需要花費(fèi)很多時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，延長(zhǎng)了設(shè)計(jì)周期；通過試驗(yàn)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果，設(shè)計(jì)費(fèi)用高，效率低。因此，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法得到的結(jié)果大多只是可行方案，而不是最佳設(shè)計(jì)方案。

 

　　通風(fēng)機(jī)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和思想都來自于大量試驗(yàn)，通過這樣的方法能夠得到較好的風(fēng)機(jī)技術(shù)參數(shù)，但對(duì)風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的認(rèn)識(shí)還有待研究。隨著流體力學(xué)理論，特別是計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) CFD （ Computational Fl uid Dynamics ）方法的發(fā)展，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中繁復(fù)且耗費(fèi)昂貴的部分被先進(jìn)的 CFD 技術(shù)代替，利用 CFD 進(jìn)行數(shù)值模擬已逐步成為求解流體機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)的重要手段。通過這種“數(shù)值試驗(yàn)”可以充分認(rèn)識(shí)風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律，從而為風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)提供了有效可靠的依據(jù)，大大減少了試驗(yàn)工作量和耗費(fèi)。

 

1.2 　軸流通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的主要方法

　　軸流通風(fēng)機(jī)的理論設(shè)計(jì)方法主要有兩種。一種是利用單獨(dú)翼型空氣動(dòng)力試驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，稱為孤立翼型設(shè)計(jì)法 [3] 。這種方法以�？� (B. ECK ) [4] 、華立士 (R. A. Wallis) [5] 等人的設(shè)計(jì)資料較為完整；另一種是利用葉柵理論和葉柵吹風(fēng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)，稱為葉柵設(shè)計(jì)法 ， 如威尼格（ F. Wei nig ）法和霍威爾（ A. R. Howell ）法 [6] 。威尼格法是根據(jù)無限葉片理論，用一個(gè)計(jì)算系數(shù)來考慮孤立翼型與葉柵之間的差異，修正進(jìn)口氣流角，來調(diào)整安裝角。霍威爾法總結(jié)出平面葉柵試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用對(duì)稱 C4 翼型， 其特點(diǎn)是把風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)工況作為平面葉柵的額定工況，把設(shè)計(jì)工況下所得到的氣流折轉(zhuǎn)角作為額定氣流折轉(zhuǎn)角。

　　通常情況下軸流通風(fēng)機(jī)的葉柵稠度小于 1 ，因此可把葉片當(dāng)作互不影響的孤立葉片，按孤立翼型設(shè)計(jì)法計(jì)算，即假定孤立翼型的升力系數(shù)與葉柵中翼型的升力系數(shù)相等。這種方法試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較完整，設(shè)計(jì)結(jié)果也較準(zhǔn)確可靠，特別對(duì)于低壓軸流通風(fēng)機(jī)，可獲得良好的效果 [ 7 ] 。葉柵稠度大于 1 的高壓通風(fēng)機(jī)，氣流流過葉柵時(shí)由于翼型之間的相互影響以及葉柵的擴(kuò)壓性等，使葉柵的空氣動(dòng)力特性與孤立翼型有較大差別，通常采用葉柵設(shè)計(jì)法，此法是設(shè)計(jì)軸流壓縮機(jī)或高壓軸流通風(fēng)機(jī)的主要方法。

　　所以孤立翼型設(shè)計(jì)法適用于風(fēng)壓小，葉片稠度小的情況；而葉柵設(shè)計(jì)法適用于風(fēng)壓大，葉片稠度大的情況。近年來有人嘗試將這兩種設(shè)計(jì)方法同時(shí)應(yīng)用于一個(gè)葉片設(shè)計(jì)，取得了良好的效果，這種方法稱作混合設(shè)計(jì)法 [7] 。即葉根附近采用葉柵法，葉頂附近采用孤立翼型法，保證邊界線平滑過渡，整個(gè)葉身幾何形狀變化均勻、連貫、易于制作。

2　 計(jì)算模型

　　以防爆軸流通風(fēng)機(jī) BK40-4 № 10 為改造設(shè)計(jì)對(duì)象，它是煤礦專用型主扇風(fēng)機(jī)，主要由集流器、整流罩、機(jī)殼、葉輪、擴(kuò)散筒和電動(dòng)機(jī)等部件組成，其 改造前的風(fēng)機(jī)參數(shù)值如表 1 所示 。

表 1　 改造前的風(fēng)機(jī)參數(shù)值

質(zhì)量流量/（kg/s）

容積流量/（m3/s）

風(fēng)壓/Pa

軸功率/W

全壓效率

15

12.5

560

9000

0.75

16

13.33

500

8500

0.8

17

14.17

430

7800

0.8

18

15

360

7000

0.73

19

15.83

280

6000

0.67

　　設(shè)計(jì)風(fēng)壓p =430Pa ，設(shè)計(jì)質(zhì)量流量qm = 17kg /s ，密度 p= 1.2 kg/m3 ，溫度T =293K ，轉(zhuǎn)速n =1450r/min ，采用孤立翼型法進(jìn)行設(shè)計(jì) [8] 。孤立翼型法也有很多種，從研究問題和解決問題的方法來說，雖各具有不同的特點(diǎn)和一定的價(jià)值，但是實(shí)質(zhì)都是一致的，都是按翼型的基本理論采用孤立翼型的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來進(jìn)行的。

　　初步設(shè)計(jì)僅改變?nèi)~片的結(jié)構(gòu)形式，風(fēng)機(jī)的其它結(jié)構(gòu)不變動(dòng)，仍然采用原來的形式。風(fēng)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)尺寸也采用原來的形式，其示意圖如圖1 所示。

　　　

　　數(shù)值模擬是在兩個(gè)葉片之間的流道中進(jìn)行的，實(shí)際上是研究?jī)蓚�(gè)葉片之間的流動(dòng)情況，包括流進(jìn)葉片時(shí)的氣體進(jìn)口通道和流出葉片時(shí)的氣體出口通道。從葉片的重心位置向葉片進(jìn)口和出口段分別延伸，這樣兩相鄰葉片與輪轂和機(jī)殼之間就形成一個(gè)流道。流動(dòng)介質(zhì)設(shè)定為實(shí)際氣體，流態(tài)為定常的 B-L 湍流模型。在變環(huán)量指數(shù)分別為 0.5 、 0.6 和 0.7 3 種情況下選取 5 種工況進(jìn)行模擬，模擬結(jié)果殘差收斂很好，整體殘差都在 10 -5 以下。整機(jī)數(shù)值模擬的結(jié)構(gòu)圖如圖 2 所示。

 

 

　　由不同變環(huán)量指數(shù)的數(shù)值模擬結(jié)果可以看出，質(zhì)量流量分別從15kg/s 、 16kg/s 、 17kg/s 、 18kg/s 和 19kg /s 逐漸增大時(shí)，進(jìn)口壓力不變，出口壓力逐漸減小，風(fēng)壓逐漸減小。變環(huán)量指數(shù)為 0.6 時(shí)的風(fēng)壓高于變環(huán)量指數(shù)為 0.5 和 0.7 時(shí)，這 3 種情況都高于改造前的風(fēng)壓。不同變環(huán)量指數(shù)的風(fēng)壓性能曲線如圖 3 所示。

　　質(zhì)量流量分別從 15kg/s 、 16kg/s 、 17kg/s 、 18kg/s 和 19kg /s 逐漸增大時(shí)，軸功率逐漸減小；變環(huán)量指數(shù)為 0.6 時(shí)的軸功率低于變環(huán)量指數(shù)為 0.5 和 0.7 時(shí)，這3 種情況都比改造前的軸功率低。不同變環(huán)量指數(shù)的功率性能曲線如圖4所示。 　

 

　　質(zhì)量流量分別從 15 、16 、17 、18 和19kg /s 逐漸增大時(shí)，全壓效率先增大后減小，呈拋物線形狀變化。變環(huán)量指數(shù)為 0.6 時(shí)的全壓效率高于變環(huán)量指數(shù)為0.5 和 0.7 時(shí)，這3 種情況都比改造前的全壓效率高。不同變環(huán)量指數(shù)的全壓效率性能曲線如圖5所示。

3 　結(jié)論

　　通過對(duì)比改造前和改造后3 種情況的性能特點(diǎn)，針對(duì)這種型號(hào)的風(fēng)機(jī)，可以得出以下結(jié)論：

　�。�1）變環(huán)量指數(shù)分別取0.5 、0.6 和 0.7 時(shí)，風(fēng)機(jī)的性能變化不大；

　�。�2）變環(huán)量指數(shù)取0.6 優(yōu)于 0.5 和 0.7 ，全壓效率提高4% 左右，效率曲線平坦；風(fēng)壓比改造前提高20Pa 左右；軸功率比改造前降低 20W 左右。改造以后風(fēng)機(jī)性能明顯提高。數(shù)值模擬計(jì)算所得的設(shè)計(jì)點(diǎn)的風(fēng)壓為 450Pa 左右，最高全壓效率大約為84.76% 。

離心式通風(fēng)機(jī)作為流體機(jī)械的一種重要類型，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門, 是主要的耗能機(jī)械之一，也是節(jié)能減排的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。研究過程表明：提高離心通風(fēng)機(jī)葉輪設(shè)計(jì)水平,是提高離心通風(fēng)機(jī)效率、擴(kuò)大其工況范圍的關(guān)鍵。本文將從離心通風(fēng)機(jī)葉輪的設(shè)計(jì)和利用邊界層控制技術(shù)提高離心通風(fēng)機(jī)葉輪性能這兩個(gè)方面，對(duì)近年來提出的提高離心通風(fēng)機(jī)性能的方法和途徑的研究進(jìn)行歸納分析。
離心通風(fēng)機(jī)葉輪的設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)述
如何設(shè)計(jì)高效、工藝簡(jiǎn)單的離心通風(fēng)機(jī)一直是科研人員研究的主要問題，設(shè)計(jì)高效葉輪葉片是解決這一問題的主要途徑。
葉輪是風(fēng)機(jī)的核心氣動(dòng)部件，葉輪內(nèi)部流動(dòng)的好壞直接決定著整機(jī)的性能和效率。因此國(guó)內(nèi)外學(xué)者為了了解葉輪內(nèi)部的真實(shí)流動(dòng)狀況，改進(jìn)葉輪設(shè)計(jì)以提高葉輪的性能和效率，作了大量的工作。
為了設(shè)計(jì)出高效的離心葉輪, 科研工作者們從各種角度來研究氣體在葉輪內(nèi)的流動(dòng)規(guī)律, 尋求最佳的葉輪設(shè)計(jì)方法。最早使用的是一元設(shè)計(jì)方法[1]，通過大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和一定的理論分析，獲得離心通風(fēng)機(jī)各個(gè)關(guān)鍵截面氣動(dòng)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇規(guī)律。在一元方法使用的初期，可以簡(jiǎn)單地通過對(duì)風(fēng)機(jī)各個(gè)關(guān)鍵截面的平均速度計(jì)算，確定離心葉輪和蝸殼的關(guān)鍵參數(shù)，而且一般葉片型線采用簡(jiǎn)單的單圓弧成型。這種方法非常粗糙，設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)性能需要設(shè)計(jì)人員有非常豐富的經(jīng)驗(yàn)，有時(shí)可以獲得性能不錯(cuò)的風(fēng)機(jī)，但是，大部分情況下，設(shè)計(jì)的通風(fēng)機(jī)效率低下。為了改進(jìn)，研究人員對(duì)葉輪輪蓋的子午面型線采用過流斷面的概念進(jìn)行設(shè)計(jì)[2-3] ，如此設(shè)計(jì)出來的離心葉輪的輪蓋為兩段或多段圓弧，這種方法設(shè)計(jì)的葉輪雖然比前一種一元設(shè)計(jì)方法效率略有提高，但是該方法設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)輪蓋加工難度大，成本高，很難用于大型風(fēng)機(jī)和非標(biāo)風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)。另外一個(gè)重要方面就是改進(jìn)葉片設(shè)計(jì)，對(duì)于二元葉片的改進(jìn)方法主要為采用等減速方法和等擴(kuò)張度方法等[4]，還有采用給定葉輪內(nèi)相對(duì)速度W沿平均流線m分布[5]的方法。等減速方法從損失的角度考慮，氣流相對(duì)速度在葉輪流道內(nèi)的流動(dòng)過程中以同一速率均勻變化，能減少流動(dòng)損失，進(jìn)而提高葉輪效率；等擴(kuò)張度方法是為了避免局部
地區(qū)過大的擴(kuò)張角而提出的方法。給定的葉輪內(nèi)相對(duì)速度W沿平均流線m的分布是通過控制相對(duì)平均流速沿流線m的變化規(guī)律，通過簡(jiǎn)單幾何關(guān)系，就可以得到葉片型線沿半徑的分布。以上方法雖然簡(jiǎn)單，但也需要比較復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算。
隨著數(shù)值計(jì)算以及電子計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，可以采用更加復(fù)雜的方法設(shè)計(jì)離心通風(fēng)機(jī)葉片。苗水淼等運(yùn)用“全可控渦”概念[6],建立了一種采用流線曲率法在葉輪流道的子午面上進(jìn)行葉輪設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法,該方法目前已經(jīng)推廣至工程界,并已經(jīng)取得了顯著效果[7]。但是此方法中決定葉輪設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵,即如何給出子午流面上葉片渦的合理分布。這一方面需要具有較豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)；另一方面也需要在設(shè)計(jì)過程中對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果不斷改進(jìn)以符合葉片渦的分布規(guī)律,以期最終設(shè)計(jì)出高效率的葉輪機(jī)械。對(duì)于整個(gè)子午面上可控渦的確定，可以采用rCu沿輪盤、輪蓋的給定，可以通過線性插值的方法確定rCu在整個(gè)子午面上的分布[8-9]，也可以通過經(jīng)驗(yàn)公式確定可控渦的分布[10]，也有利用給定葉片載荷法[11]設(shè)計(jì)離心通風(fēng)機(jī)的葉片。以上方法都是采用流線曲率法，設(shè)計(jì)出的是三元離心葉片，對(duì)于二元離心通風(fēng)機(jī)葉片還不能直接應(yīng)用。但數(shù)值計(jì)算顯示，離心通風(fēng)機(jī)的二元葉片內(nèi)部流動(dòng)的結(jié)構(gòu)是更復(fù)雜的三維流動(dòng)。因此，如何利用三維流場(chǎng)計(jì)算方法進(jìn)一步來設(shè)計(jì)高效二元離心葉輪是提高離心通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的關(guān)鍵。
隨著計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展，三維粘性流場(chǎng)計(jì)算獲得了非常大的進(jìn)步，據(jù)此，有一些研究者提出了近似模型方法。該方法是針對(duì)在工程中完全采用隨機(jī)類優(yōu)化方法尋優(yōu)時(shí)計(jì)算量過大的問題，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，提出的一種計(jì)算量小、在一定程度上可以保證設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性的方法。在近似模型方法應(yīng)用于葉輪機(jī)械氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面,國(guó)內(nèi)外研究者們已經(jīng)做了相當(dāng)一部分工作[12-14] ,其中以響應(yīng)面和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法應(yīng)用居多。如何有效地將近似模型方法應(yīng)用于多學(xué)科、多工況的優(yōu)化問題,并用較少的設(shè)計(jì)參數(shù)覆蓋更大的實(shí)際設(shè)計(jì)空間,是一個(gè)重要的課題。
2007年，席光等提出了近似模型方法在葉輪機(jī)械氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[15]。近似模型的建立過程主要包括: （1）選擇試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法并布置樣本點(diǎn),在樣本點(diǎn)上產(chǎn)生設(shè)計(jì)變量和設(shè)計(jì)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的樣本數(shù)據(jù)；（2）選擇模型函數(shù)來表示上面的樣本數(shù)據(jù)；（3）選擇某種方法,用上面的模型函數(shù)擬合樣本數(shù)據(jù)，建立近似模型。以上每一步選擇不同的方法或者模型，就相應(yīng)產(chǎn)生了各種不同的近似模型方法。該方法不僅有利于更準(zhǔn)確地洞察設(shè)計(jì)量和設(shè)計(jì)目標(biāo)之間的關(guān)系，而且用近似模型來取代計(jì)算費(fèi)時(shí)的評(píng)估目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算分析程序，可以為工程優(yōu)化設(shè)計(jì)提供快速的空間探測(cè)分析工具，降低了計(jì)算成本。在氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，用該模型取代耗時(shí)的高精度的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析 ,可以加速設(shè)計(jì)過程 ,降低設(shè)計(jì)成本�；�于統(tǒng)計(jì)學(xué)理論提出的近似模型方法，有效地平衡了基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析的葉輪機(jī)械氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中計(jì)算成本和計(jì)算精度這一對(duì)矛盾。該近似模型方法在試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上，將響應(yīng)面方法、Kriging方法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成功地應(yīng)用于葉輪機(jī)械部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，在離心壓縮機(jī)葉片擴(kuò)壓器、葉輪和混流泵葉輪設(shè)計(jì)等問題中得到了成功應(yīng)用,展示了廣闊的工程應(yīng)用前景。目前，席光課題組已經(jīng)建立了離心壓縮機(jī)部件及水泵葉輪的優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，并在工程設(shè)計(jì)中發(fā)揮了重要作用。
2008年，李景銀等在近似模型方法的基礎(chǔ)上提出了控制離心葉輪流道的相對(duì)平均速度優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[16]，將近似模型方法較早的應(yīng)用于離心通風(fēng)機(jī)葉輪設(shè)計(jì)。該方法通過給出流道內(nèi)氣流平均速度沿平均流線的設(shè)計(jì)分布，設(shè)計(jì)出一組離心風(fēng)機(jī)參數(shù)，根據(jù)正交性準(zhǔn)則，在充分考慮影響葉輪效率因素的基礎(chǔ)上，采用正交優(yōu)化方法進(jìn)行優(yōu)化組合，并結(jié)合基于流體動(dòng)力學(xué)分析軟件的數(shù)值模擬，最終成功開發(fā)了與全國(guó)推廣產(chǎn)品9-19同樣設(shè)計(jì)參數(shù)和葉輪大小的離心通風(fēng)機(jī)模型，計(jì)算全壓效率提高了4%以上。該方法簡(jiǎn)單易行、合理可靠，得到了很高的設(shè)計(jì)開發(fā)效率。
隨著理論研究的不斷深入和設(shè)計(jì)方法的不斷提高，對(duì)于降低葉輪氣動(dòng)損失、改善葉輪氣動(dòng)性能的措施，提高離心風(fēng)機(jī)效率的研究，將會(huì)更好的應(yīng)用于工程實(shí)際中。
改善離心通風(fēng)機(jī)內(nèi)葉輪流動(dòng)的方法
葉輪是離心風(fēng)機(jī)的心臟，離心風(fēng)機(jī)葉輪的內(nèi)部流動(dòng)是一個(gè)非常復(fù)雜的逆壓過程，葉輪的高速旋轉(zhuǎn)和葉道復(fù)雜幾何形狀都使其內(nèi)部流動(dòng)變成了非常復(fù)雜的三維湍流流動(dòng)。由于壓差，葉片通道內(nèi)一般會(huì)存在葉片壓力面向吸力面的二次流動(dòng)，同時(shí)由于氣流90°轉(zhuǎn)彎，導(dǎo)致輪盤壓力大于輪蓋壓力也形成了二次流，這一般會(huì)導(dǎo)致葉輪的輪蓋和葉片吸力面區(qū)域出現(xiàn)低速區(qū)甚至分離，形成射流—尾跡結(jié)構(gòu)[17]。由于射流—尾跡結(jié)構(gòu)的存在，導(dǎo)致離心風(fēng)機(jī)效率下降，噪聲增大。為了改善離心葉輪內(nèi)部的流動(dòng)狀況，提高葉輪效率，一個(gè)重要的研究方向就是采用邊界層控制方式提高離心葉輪性能，這也是近年的熱點(diǎn)研究方向。
2007年，劉小民等人采用邊界層主動(dòng)控制技術(shù)在壓縮機(jī)進(jìn)氣段選擇性布置渦流發(fā)生器，從而改變?nèi)~輪進(jìn)口處流場(chǎng), 通過數(shù)值計(jì)算對(duì)不同配置參數(shù)下離心壓縮機(jī)性能進(jìn)行對(duì)比分析[18]。該文章對(duì)渦流發(fā)生器應(yīng)用于離心葉輪內(nèi)流動(dòng)控制的效果進(jìn)行了初步的驗(yàn)證和研究, 通過數(shù)值分析表明這種方法確實(shí)可以改善葉輪內(nèi)部流動(dòng), 達(dá)到提高葉輪性能的效果。但是該主動(dòng)控制技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且需要外加控制設(shè)備和能量，對(duì)要求經(jīng)濟(jì)耐用的離心通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品不具有競(jìng)爭(zhēng)力。
采用邊界層控制方式提高離心葉輪性能的另外一種方法就是采用自適應(yīng)邊界層控制技術(shù)。1999年，黃東濤等人提出了離心通風(fēng)機(jī)葉輪設(shè)計(jì)中采用長(zhǎng)短葉片開縫方法[19-20]，該方法采用的串列葉柵技術(shù)，綜合了長(zhǎng)短葉片和邊界層吹氣兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，利用邊界層吹氣技術(shù)抑制邊界層的增長(zhǎng)，提高效率，而且試驗(yàn)結(jié)果表明[20]，該方法可以有效的提高設(shè)計(jì)和大流量下的風(fēng)機(jī)效率，但對(duì)小流量效果不明顯。文獻(xiàn)[21]用此思想解決了離心葉輪內(nèi)部積灰的問題。雖然串列葉柵技術(shù)在離心壓縮機(jī)葉輪[20]內(nèi)沒有獲得效率提高的效果，但從文獻(xiàn)內(nèi)容看，估計(jì)是由于該文作者主要研究的是串聯(lián)葉片的相位效應(yīng)，而沒有研究串聯(lián)葉片的徑向位置的變化影響導(dǎo)致的。
理論和試驗(yàn)都表明，離心葉輪的射流尾跡結(jié)構(gòu)隨著流量減小更加強(qiáng)烈，而且小流量時(shí)，尾跡處于吸力面，設(shè)計(jì)流量時(shí)，尾跡處于吸力面和輪蓋交界處。為了提高設(shè)計(jì)和小流量離心通風(fēng)機(jī)效率，2008年，田華等人提出了葉片開縫技術(shù)[22]，該技術(shù)提出在葉輪輪蓋與葉片之間葉片尾部處開縫，引用葉片壓力面?zhèn)鹊母邏簹怏w吹除吸力面?zhèn)鹊牡退傥槽E區(qū)，直接給葉輪內(nèi)的低速流體提供能量。最終得到在設(shè)計(jì)流量和小流量情況下，葉輪開縫后葉片表面分離區(qū)域減小，整個(gè)流道速度和葉輪內(nèi)部相對(duì)速度分布更加均勻，且最大絕對(duì)速度明顯減小的結(jié)果。這種方法改善了葉輪內(nèi)部流場(chǎng)的流動(dòng)狀況，達(dá)到了提高離心葉輪性能和整機(jī)性能的效果，而且所形成的射流可以吹除葉片吸力面的積灰，有利于葉輪在氣固兩相流中工作,車間通風(fēng)。
2008年，李景銀等人提出在離心風(fēng)機(jī)輪蓋上靠近葉片吸力面處開孔的方法[23]，利用蝸殼內(nèi)的高壓氣體產(chǎn)生射流，從而直接給葉輪內(nèi)的低速或分離流體提供能量，以減弱由葉輪內(nèi)二次流所導(dǎo)致的射流-尾跡結(jié)構(gòu)，并可用于消除或解決部分負(fù)荷時(shí),常發(fā)生的離心葉輪的積灰問題。通過對(duì)離心風(fēng)機(jī)整機(jī)的數(shù)值試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)輪蓋開孔后，在設(shè)計(jì)點(diǎn)附近的風(fēng)機(jī)壓力提高了約2％，效率提高了1％以上，小流量時(shí)壓力提高了1.5％，效率提高了2.1％。在設(shè)計(jì)流量和小流量時(shí)，由于輪蓋開孔形成的射流，可以明顯改善葉輪出口的分離流動(dòng)，減小低速區(qū)域，降低葉輪出口處的最高速度和速度梯度，從而減弱了離心葉輪出口處的射流—尾跡結(jié)構(gòu)。此外，沿葉片表面流動(dòng)分離區(qū)域減小，壓力增加更有規(guī)律。輪蓋開孔方法可以提高設(shè)計(jì)流量和小流量下的閉式離心葉輪性能和整機(jī)性能，如果結(jié)合離心葉輪串列葉柵自適應(yīng)邊界層控制技術(shù)，有可能全面提高離心葉輪性能。
3 結(jié)論
綜上所述, 近年來對(duì)離心通風(fēng)機(jī)葉輪內(nèi)部流動(dòng)的研究取得了明顯進(jìn)展, 有些研究成果已經(jīng)應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中，并獲得令人滿意的結(jié)果。目前, 對(duì)離心通風(fēng)機(jī)葉輪內(nèi)部流動(dòng)的研究仍是比較活躍的研究領(lǐng)域之一，筆者認(rèn)為可在如下方面進(jìn)行進(jìn)一步研究：
（1）如何將近似模型方法在通風(fēng)機(jī)方面的應(yīng)用進(jìn)行更深入的研究，結(jié)合已有的葉片設(shè)計(jì)技術(shù)，探索更加高效快速的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；
（2）如何將串列葉柵、輪蓋開孔和葉片開縫等離心葉輪自適應(yīng)邊界層控制技術(shù)結(jié)合起來，在全工況范圍內(nèi)改善離心通風(fēng)機(jī)葉輪的性能，提高離心風(fēng)機(jī)的效率；
（3）考慮非定常特性的設(shè)計(jì)方法研究。目前，研究離心通風(fēng)機(jī)葉輪內(nèi)部的流動(dòng)均仍以定常計(jì)算為主，隨著動(dòng)態(tài)試驗(yàn)和數(shù)值模擬的發(fā)展, 人們對(duì)于葉輪機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)的非定�，F(xiàn)象及其機(jī)理將越來越清楚, 將非定常的研究成果應(yīng)用于設(shè)計(jì)工作中是非常重要的方面。
11月18日，上海超日太陽能科技股份有限公司（簡(jiǎn)稱超日太陽）順利實(shí)現(xiàn)在深圳證券交易所上市，公司首次可流通股份5280萬股，當(dāng)日開盤價(jià)為45.80元，收盤價(jià)為47.64元，全天漲幅達(dá)32.33%。

 

 

 

中投顧問新能源行業(yè)研究員蕭函認(rèn)為，經(jīng)過多年的發(fā)展，超日太陽已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)光伏行業(yè)內(nèi)一家比較有實(shí)力的企業(yè)，此次上市募集資金，旨在提升公司在行業(yè)內(nèi)的地位。截至現(xiàn)在，超日太陽在光伏產(chǎn)業(yè)鏈整合和技術(shù)研發(fā)上取得了不小成績(jī)。公司擁有多晶硅錠、多晶硅片、晶體硅太陽能電池以及晶體硅太陽能電池組件的業(yè)務(wù)鏈，有效地保持了生產(chǎn)的聯(lián)動(dòng)性。此外，公司在晶體硅太陽能電池組件的技術(shù)研發(fā)上碩果累累，相關(guān)產(chǎn)品曾先后獲得德國(guó)TUV認(rèn)證、國(guó)際IEC認(rèn)證和美國(guó)UL認(rèn)證。

 

日太陽此次上市募集到的22.87億元資金中大部分將用于擴(kuò)充產(chǎn)能以及技術(shù)研發(fā)，剩余的將作為儲(chǔ)備資金。公司的主導(dǎo)產(chǎn)品是晶體硅太陽能電池片和晶體硅太陽能電池組件，但目前公司對(duì)這兩類產(chǎn)品的生產(chǎn)能力有限，這制約了公司的盈利能力，于是公司選擇進(jìn)一步擴(kuò)充產(chǎn)能，預(yù)計(jì)兩年后，公司的電池片產(chǎn)能將擴(kuò)充至220MW，組件產(chǎn)能將擴(kuò)充至270MW。技術(shù)研發(fā)方面，公司將組建新的研發(fā)中心，力求進(jìn)一步提高公司的技術(shù)水平、提升公司的生產(chǎn)工藝水平。
中投顧問研究總監(jiān)張硯霖指出，在超日太陽上市首日，它的股票受到了投資者的追捧，這說明投資者對(duì)超日太陽的發(fā)展前景持樂觀態(tài)度。事實(shí)上，在全球光伏市場(chǎng)景氣度不斷回升的情況下，超日太陽選擇此時(shí)上市融資正當(dāng)其時(shí)。公司將利用此次募得資金擴(kuò)大產(chǎn)能規(guī)模和提升技術(shù)研發(fā)水平，公司的發(fā)展前景一片光明。

 

中投顧問發(fā)布的《2010-2016年中國(guó)太陽能電池行業(yè)投資分析及前景預(yù)測(cè)報(bào)告》指出，由于世界光伏市場(chǎng)需求的不斷增加，眾多光伏企業(yè)便擴(kuò)充產(chǎn)能，但由于自有資金不足，一些光伏企業(yè)便選擇上市，例如2010年9月，盛隆光電順利在韓國(guó)上市。隨著上市光伏企業(yè)將大部分募集資金用于擴(kuò)產(chǎn)和技術(shù)研發(fā)，光伏行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)將日趨激烈。

自制晾紙機(jī)解決紙張起皺問題

紙張起皺是膠印過程中經(jīng)常遇到的問題，其中環(huán)境溫濕度的變化是造成紙張起皺的重要原因之一。為了解決紙張起皺問題，就需要進(jìn)行晾紙。常用的晾紙方法是自然晾紙法，將庫(kù)存紙張?jiān)谑褂们笆孪炔们泻梅诺缴�產(chǎn)車間，讓紙張的含水量與生產(chǎn)車間的濕度逐漸達(dá)到一致，這樣在印刷時(shí)紙張就不易起皺了。但這種方法耗時(shí)較長(zhǎng)，少則半月或一月，多則半年，因此并不適用于那些需要馬上印刷、來不及自然晾曬的紙張，此時(shí)往往需要使用晾紙機(jī)。 　　但對(duì)于一些規(guī)模較小的印刷企業(yè)而言，紙張庫(kù)存量一般都很小，而且由于場(chǎng)地的限制，也很少配備晾紙機(jī)。那么怎樣才能解決紙張起皺問題呢？筆者建議可以利用身邊常見的工具來晾紙。比如電吹風(fēng)機(jī)、印刷車間通風(fēng)機(jī)里的柜式空調(diào)等，將紙張?jiān)谶m當(dāng)?shù)奈恢糜眉茏蛹芎茫瑢㈦姶碉L(fēng)機(jī)或空調(diào)調(diào)至熱風(fēng)檔，對(duì)著紙張四周吹風(fēng)，促使紙張含水量與周圍環(huán)境濕度達(dá)成平衡，就可避免紙張起皺問題。 ，4開以上的紙張用這種方法就比較困難了。為此，我們可以自制一臺(tái)簡(jiǎn)易的晾紙機(jī)：先用三角鐵做一個(gè)晾紙架（規(guī)格為2m×1m×1.2m），并在晾紙架的底座上裝上滾輪，以方便移動(dòng)；再根據(jù)晾紙架的大小購(gòu)買合適數(shù)量的掛式暖風(fēng)機(jī)（家電商場(chǎng)都能買到），將其平裝在晾紙架上，晾紙架上夾掛需要晾曬的紙張，暖風(fēng)機(jī)的風(fēng)從下往上吹，且暖風(fēng)機(jī)的風(fēng)向、溫度及風(fēng)量大小都可以任意調(diào)節(jié)，所以晾紙效果非常好，有需要的企業(yè)不妨一試。

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收錄時(shí)間:2011年04月14日 23:28:41 來源:科印傳媒《印刷技術(shù)》 作者:王忠德

??? 摘要： 我國(guó)的電動(dòng)機(jī)用電量占全國(guó)發(fā)電量的60％～70％，風(fēng)機(jī)、水泵 設(shè)備 年耗電量占全國(guó)電力消耗的1/3.造成這種狀況的主要原因是：風(fēng)機(jī)、水泵等 設(shè)備 傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸出功率大量的能源消耗在擋板、閥門地截流過程中。由于風(fēng)機(jī)、水泵類大多為平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，軸功率與轉(zhuǎn)速成立方關(guān)系，所以當(dāng)風(fēng)機(jī)、水泵轉(zhuǎn)速下降時(shí)，消耗的功率也大大下降，因此節(jié)能潛力非常大，最有效的節(jié)能措施就是采用變頻調(diào)速器來調(diào)節(jié)流量、風(fēng)量,負(fù)壓除塵風(fēng)機(jī)，應(yīng)用 變頻器 節(jié)電率為20％～50％，而且通常在設(shè)計(jì)中，用戶水泵電機(jī)設(shè)計(jì)的容量比實(shí)際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，效率低下，造成電能的大量浪費(fèi)。因此推廣交流變頻調(diào)速裝置效益顯著。 ??? 關(guān)鍵詞： 變頻器 調(diào)速裝置 風(fēng)機(jī) 水泵 ??? 我國(guó)的電動(dòng)機(jī)用電量占全國(guó)發(fā)電量的60％～70％，風(fēng)機(jī)、水泵設(shè)備年耗電量占全國(guó)電力消耗的1/3.造成這種狀況的主要原因是：風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸出功率大量的能源消耗在擋板、閥門地截流過程中。由于風(fēng)機(jī)、水泵類大多為平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，軸功率與轉(zhuǎn)速成立方關(guān)系，所以當(dāng)風(fēng)機(jī)、水泵轉(zhuǎn)速下降時(shí)，消耗的功率也大大下降，因此節(jié)能潛力非常大，最有效的節(jié)能措施就是采用變頻調(diào)速器來調(diào)節(jié)流量、風(fēng)量，應(yīng)用變頻器節(jié)電率為20％～50％，而且通常在設(shè)計(jì)中，用戶水泵電機(jī)設(shè)計(jì)的容量比實(shí)際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，效率低下，造成電能的大量浪費(fèi)。因此推廣交流變頻調(diào)速裝置效益顯著。 ??? 采用變頻器驅(qū)動(dòng)具有很高的節(jié)能空間。目前許多國(guó)家均已指定流量壓力控制必須采用變頻調(diào)速裝置取代傳統(tǒng)方式，中國(guó)國(guó)家能源法第29條第二款也明確規(guī)定風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載應(yīng)該采用電力電子調(diào)速。 ??? 變頻調(diào)速節(jié)能裝置的節(jié)能原理 ??? 1、變頻節(jié)能 ??? 由流體力學(xué)可知，P（功率）=Q（流量）?　H（壓力），流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)流量下降時(shí)，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時(shí)軸輸出功率P成立方關(guān)系下降。即水泵電機(jī)的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。例如：一臺(tái)水泵電機(jī)功率為55KW，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時(shí)，其耗電量為28.16KW，省電48.8％，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的1/2時(shí)，其耗電量為6.875KW，省電87.5％。 ??? 2、功率因數(shù)補(bǔ)償節(jié)能 ??? 無功功率不但增加線損和設(shè)備的發(fā)熱，更主要的是功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)有功功率的降低，大量的無功電能消耗在線路當(dāng)中，設(shè)備使用效率低下，浪費(fèi)嚴(yán)重，由公式P=S?COSФ，Q=S?SINФ，其中S－視在功率，P－有功功率，Q－無功功率，COSФ－功率因數(shù)，可知COSФ越大，有功功率P越大，普通水泵電機(jī)的功率因數(shù)在0.6-0.7之間，使用變頻調(diào)速裝置后，由于變頻器內(nèi)部濾波電容的作用，COSФ≈1，從而減少了無功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。 ??? 3、軟啟動(dòng)節(jié)能 ??? 由于電機(jī)為直接啟動(dòng)或Y/D啟動(dòng)，啟動(dòng)電流等于（４-7）倍額定電流，這樣會(huì)對(duì)機(jī)電設(shè)備和供電電網(wǎng)造成嚴(yán)重的沖擊，而且還會(huì)對(duì)電網(wǎng)容量要求過高，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和震動(dòng)時(shí)對(duì)擋板和閥門的損害極大，對(duì)設(shè)備、管路的使用壽命極為不利。而使用變頻節(jié)能裝置后，利用變頻器的軟啟動(dòng)功能將使啟動(dòng)電流從零開始，最大值也不超過額定電流，減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)供電容量的要求，延長(zhǎng)了設(shè)備和閥門的使用壽命。節(jié)省了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。

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