Влияние размеров прямоугольного корпуса на аэродинамические характеристики прямоточного канального вентилятора

Проводились работы, где представлены результаты исследований влияния размера проходного сечения и несимметричности расположения колеса в корпусе на аэродинамические характеристики и шум вентилятора.

Вентилятор пред­ставлял собой бокс, в котором было установлено свободно вращающееся колесо с увеличенными дисками и с задней стенкой перед электродвигателем (аналог вентилятора типа plug fan, в корпусе, обеспечивающем прямоточное течение), т. е. не являлся прямым аналогом прямоточного канального вентилятора. Иссле­дования проводились при достаточно больших расстояниях стенок от внешнего диаметра рабочего колеса с целью определения минимального расстояния, когда начинает проявляться влияние стенок на аэродинамические характеристики и шум вентилятора. Результаты испытаний позволили установить, что основным параметром является отношение площади поперечного сечения корпуса к пло­щади диска рабочего колеса. При значении данного параметра ниже некоторого предела начинают заметно ухудшаться аэродинамические характеристики и воз­растает шум вентилятора.

В других работах приведены обширные экспериментальные исследования по опре­делению влияния формы прямоугольного корпуса на аэродинамические характе­ристики канального вентилятора. Для испытаний было выбрано радиальное ра­бочее колесо диаметром 250 мм с загнутыми назад лопатками, угол установки лопаток на выходе из колеса составлял около 45°. Колесо имело относительно большую ширину (92,5 мм), что в долях диаметра составляет 0,37 D. Рабочее коле­со было установлено непосредственно на валу асинхронного электродвигателя с мощностью 0,75 кВт и частотой вращения 3000 об/мин. Характерное число Рейнольдса, рассчитанное по диаметру колеса и окружной скорости на внешнем диа­метре колеса, составляло (6,0—6,5)*10⁵. Вентилятор был выполнен по прямо­точной схеме. На входе в колесо был установлен штатный входной коллектор, обеспечивающий плавный безотрывный вход потока в колесо. Входной коллек­тор закреплялся на общей с электродвигателем конструкции таким образом, что­бы можно было свободно менять положение и поперечные размеры всех четырех стенок корпуса — двух боковых, нижней и верхней. Продольная длина вентиля­тора при этом оставалась неизменной, рабочее колесо полностью находилось внутри корпуса, поэтому длина корпуса не оказывала существенного влияния на аэродинамические характеристики вентилятора. Таким образом, форма кор­пуса вентилятора в поперечном сечении могла представлять собой квадрат или прямоугольник любых размеров, ограниченных только диаметром рабочего коле­са. Как частный случай, при отсутствии стенок вентилятор вообще не имел кор­пуса и представлял собой свободное колесо с входным коллектором. Испытания заключались в определении аэродинамической характеристики вентилятора при изменениях формы и размеров поперечного сечения корпуса вентилятора. Это обеспечивалось перемещением стенок, образующих корпус, при этом колесо всегда было установлено симметрично относительно боковых стенок.

Измерения производились на аэродинамическом стенде со всасывающим воздуховодом по схеме С (ГОСТ 10921-90).

Были испытаны девять моде­лей вентиляторов, поперечные сечения которых (вид со сторо­ны выхода потока из корпуса) представлены на рисунке.

Поперечные сечения вентиляторов

Вен­тилятор 1 представляет собой свободно вращающееся колесо, вентилятор 2 — свободно вра­щающееся колесо, ограничен­ное двумя противолежащими стенками (выход потока под углом 90° в противоположные стороны). В таблице под соот­ветствующими номерами указа­ны относительные размеры (приведенные к диаметру коле­са D) поперечного сечения вен­тиляторов: относительная пло­щадь поперечного сечения

S = S_КОР / S_КОЛ (S_КОР = А*Н; S_КОЛ = (?*D²)/4 )

и относительный зазор между колесом и ближайшей стенкой корпуса

a = (A – D) / 2D (или a = (Н – D) / 2D)

А, Н – длины сторон квадрата и меньшей стороны прямоугольника.