畢業(yè)設(shè)計（論文）-30KW動壓氣浮曝氣風(fēng)機設(shè)計

密級公開學(xué)號全套圖紙加V信153893706或扣334638941130kW動壓氣浮曝氣風(fēng)機設(shè)計姓名：班級：專業(yè)：指導(dǎo)教師：教師職稱：任務(wù)書學(xué)院（系、部）專業(yè)班級學(xué)生姓名指導(dǎo)教師/職稱1.設(shè)計題目30kW動壓氣浮曝氣風(fēng)機設(shè)計2.任務(wù)起止日期年月日至年月日3.設(shè)計的主要內(nèi)容與要求3.1課題簡介曝氣風(fēng)機是種高速旋轉(zhuǎn)葉輪機械，主要廣泛應(yīng)用于污水處理行業(yè)，由主軸、永磁高速無刷直流電機、葉輪、蝸殼、密封、空氣動壓徑向/止推箔片軸承和基座組成。其中，葉輪和電機永磁轉(zhuǎn)子安裝在主軸上形成旋轉(zhuǎn)部件。動壓氣浮曝氣風(fēng)機設(shè)計涉及到空氣動力學(xué)計算、傳熱學(xué)、材料力學(xué)、工程制圖和三維建模，能有效鍛煉本科生機械設(shè)計的綜合能力。3.2任務(wù)與要求曝氣風(fēng)機的情況調(diào)研；曝氣風(fēng)機的工作原理和氣動設(shè)計理論研究；曝氣風(fēng)機的一維氣動計算，電機主要尺寸計算，流道的氣動仿真；設(shè)計該型號曝氣風(fēng)機的整機結(jié)構(gòu)，并繪制三維模型圖以及核心部件的加工制造二維CAD圖，包括主軸、葉輪、密封、空氣動壓徑向/止推箔片軸承（選型）、電機等。3.3原始數(shù)據(jù)及應(yīng)提交的成果一篇外文文獻及中文譯文；開題報告一份；提交整機的三維模型裝配圖一份；提交核心部件的二維CAD加工制造圖一份；符合規(guī)定格式的設(shè)計一份，詳細論述計算過程和核心部件的設(shè)計流程（紙質(zhì)版和電子版）；設(shè)計工作日記。4.主要參考文獻楊策.徑流式葉輪機械理論及設(shè)計[M].北京:國防工業(yè)出版社,2004閆國軍.葉片式泵風(fēng)機原理及設(shè)計[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2009王法義.空氣箔片軸承設(shè)計制造及其靜態(tài)和動態(tài)特性實驗研究所[D]:[碩士學(xué)位論文].長沙:湖南大學(xué),2014徐長纓.風(fēng)機用外轉(zhuǎn)子永磁無刷直流電機及其驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計[D]:[碩士學(xué)位論文].濟南:山東大學(xué),20075.進度計劃及指導(dǎo)安排2.22～2.28接受設(shè)計題目，查閱高速曝氣風(fēng)機的最新進展和相關(guān)文獻,包括教材,碩博士論文,期刊論文,專利等,注意隨時記錄；2.29～3.06進行外文翻譯；3.07～3.13對文獻進行綜述，初步完成開題報告；3.14～3.20進行開題答辯并完善開題報告；3.21～4.03曝氣風(fēng)機葉輪與流道的氣動計算；4.04～4.17永磁無刷直流電機的結(jié)構(gòu)研究；4.18～4.24曝氣風(fēng)機葉輪及其蝸殼的三維圖繪制；4.25～5.01永磁無刷直流電機、動壓箔片徑向/止推軸承的三維圖繪制；5.02～5.08主軸設(shè)計、三維圖的和二維圖的繪制；5.09～5.15密封和基座三維圖繪制；5.16～5.22修正每個部件的三維模型，對整機進行三維圖裝配；5.23～6.05撰寫畢業(yè)論文；根據(jù)評閱教師意見修改設(shè)計和論文；6.06～6.19制作Powerpoint答辯文稿，答辯。任務(wù)書審定日期20XX年月日系（教研室）主任（簽字）任務(wù)書批準(zhǔn)日期20XX年月日教學(xué)院（系、部）院長（簽字）任務(wù)書下達日期20XX年2月21日指導(dǎo)教師（簽字）計劃完成任務(wù)日期20XX年6月6日學(xué)生（簽字）30kW動壓氣浮曝氣風(fēng)機設(shè)計摘要空氣懸浮離心鼓風(fēng)機，是一種全新概念的曝氣風(fēng)機，遺棄了傳統(tǒng)單級高速渦輪鼓風(fēng)機所必需的轉(zhuǎn)速齒輪、聯(lián)軸器、冷卻系統(tǒng)和油潤滑系統(tǒng)，它具有效率高、噪聲低、振動低、磨損低、無冷卻系統(tǒng)及無油潤滑系統(tǒng)等優(yōu)點。主要應(yīng)用于污水處理行業(yè)，由高速永磁無刷直流電機、離心式葉輪、空氣動壓徑向/止推箔片軸承等組成。本文主要對離心壓縮機葉輪和軸流風(fēng)扇進行氣動設(shè)計計算，以及設(shè)計高速永磁無刷直流電機的主要尺寸，介紹并選取了空氣動壓懸浮軸承，然后用CFturbo軟件對一維葉輪設(shè)計和計算結(jié)果進行校核，并三維造型離心式葉輪和流道。本文還采用Numeca軟件對離心壓縮機葉輪和流道進行了三維氣動仿真與性能預(yù)測，預(yù)測結(jié)果顯示設(shè)計達到了預(yù)期效果。同時，本文采用SolidWorks和UG軟件繪制了本次設(shè)計的動壓氣懸離心鼓風(fēng)機的整機結(jié)構(gòu)，并用autoCAD軟件繪制了主要零部件的二維加工圖。關(guān)鍵詞：離心壓縮機，空氣懸浮軸承，高速永磁無刷直流電機，設(shè)計與仿真

AbstractAirsuspendingcentrifugalblowerleadanewconceptofaerationblower,whichabandonsomenecessarypartsoftraditionalsinglestagehighspeedturbineblower,suchasspeedgear,coupling,coolingsystemandoillubricationsystem.Theadvantagesofthenewblowerarehighefficiency,lownoise,lowvibration,lowwear-out,nocoolingsystem,nooillubricationsystemandsoon.AirsuspendingcentrifugalblowerconsistsofhighspeedpermanentmagnetnobrushDCmotor,centrifugalimpeller,airdynamicpressureradial&thrustbearingsandothercomponents.Theblowerismainlyappliedinsewagetreatmentindustry.Inthispaper,firstly,pneumaticdesignoftheimpellerandaxialflowfanaremade,primarydimensionofhigh-speedpermanentmagnetbrushlessDCmotorisdesigned,Airfoilbearingisintroducedsimply,andthetypeofairthebearingisselected;secondly,thecalculationresultsofthepneumaticdesignischeckedbyCFturbosoftware,bywhich3-Dimensionsolidmodelandflowchannelsaredesignedaswell,aerodynamicsimulationandperformancepredictionoftheimpelleraremadebyNumecasoftware,whichturnedoutthattheperformanceoftheimpellermeettherequirementsneeded;finally,thewhole3-DmodeloftheairsuspensioncentrifugalblowerisdrawnbySolidWorkSandUGsoftware,and2-DmanuscriptofmainpartisfinishedbyAutoCADsoftware.Keyword:Centrifugalcompressor，Airfoilbearing，HighspeedpermanentmagnetbrushlessDCmotor，Designandsimulation

目錄摘要 1Abstract 2目錄 3第一章緒論 51.1課題的背景 51.2研究意義 61.2.1效率高和節(jié)能 61.2.2可靠性高、維護要求低 61.2.3無振動、低噪聲、環(huán)保和變頻技術(shù)的優(yōu)勢 71.2.4無潤滑油系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng) 71.3曝氣風(fēng)機的概述 81.4國內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀 91.5本文研究的主要內(nèi)容及實施方案 101.6本章小結(jié) 11第二章流道氣動計算、電機計算與軸承選型 122.1離心壓縮機的設(shè)計 122.1.1原始數(shù)據(jù) 122.1.2進氣道參數(shù) 122.1.3壓縮機葉輪參數(shù) 132.1.4無葉擴壓器段參數(shù) 172.1.5蝸殼參數(shù) 202.1.6壓縮機參數(shù)校核 212.2軸流風(fēng)機的設(shè)計 222.2.1原始數(shù)據(jù)： 222.2.2主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計計算： 222.2.3葉型參數(shù)的設(shè)計計算： 232.330kw永磁無刷直流電機的主要尺寸計算 272.3.1原始數(shù)據(jù)： 272.3.2設(shè)計主要計算過程： 282.4空氣懸浮軸承與止推軸承的選型 312.5本章小結(jié) 34第三章基于CFturbo軟件的氣動設(shè)計與葉片造型 353.1CFturbo軟件概述 353.2利用CFturbo設(shè)計離心壓縮機葉輪 353.3本章小結(jié) 40第四章基于Numeca軟件的氣動仿真與性能預(yù)測 414.1Numeca軟件介紹 414.2離心壓縮機葉輪的氣動仿真 414.2.1葉輪子午流道面氣動參數(shù)分布 414.2.2流動分析 434.2.3葉輪B2B截面馬赫數(shù)分布 454.2.4葉輪B2B截面總壓分布 474.2.5葉輪B2B截面速度矢量圖 484.3本章小結(jié) 50第五章動壓氣浮曝氣風(fēng)機整機結(jié)構(gòu)設(shè)計與三維造型 515.1SW、UG軟件三維繪圖軟件介紹 515.2離心壓縮機葉輪繪制 515.3離心壓縮機蝸殼繪制 545.4裝配整機結(jié)構(gòu) 585.5本章小結(jié) 59第六章總結(jié)與展望 60參考文獻 61致謝 63聲明 64

第一章緒論1.1課題的背景我國是一個水資源比較貧乏的國家，目前全國2/3的城鎮(zhèn)面臨缺水危機。隨著工業(yè)化進程加快，產(chǎn)生了大量的污水。目前，污水處理工藝五花八門，但其中使用最普及、運行數(shù)量最大、也最成熟的技術(shù)是活性污泥法。在該法中保證污水處理效果非常重要的一部分是曝氣系統(tǒng)。下圖就是曝氣系統(tǒng)在某污水處理廠的使用情況。曝氣系統(tǒng)所消耗的能量占整個系統(tǒng)所消耗能量的一半以上、設(shè)備的維護費和基建費在污水處理系統(tǒng)中也占有相當(dāng)比重。因此，曝氣系統(tǒng)的設(shè)計，安裝，運行和管理在整個處理系統(tǒng)中舉足輕重，在如今提倡高效節(jié)能，環(huán)保的大背景下，選用節(jié)能、環(huán)保的鼓風(fēng)機尤為重要。在污水處理系統(tǒng)中通常使用的風(fēng)機基本上不外乎以下兩大類：容積式鼓風(fēng)機（旋片式、羅茨式）；離心式鼓風(fēng)機（旋渦式、多級離心式風(fēng)機、單級高速離心式風(fēng)機）。常見的這些鼓風(fēng)機存在諸多問題，如耗電量大，噪聲大等[1]。圖1-1某污水處理廠曝氣系統(tǒng)現(xiàn)場上世紀(jì)80年代前，由于鼓風(fēng)設(shè)備少，多數(shù)采用羅茨鼓風(fēng)機，優(yōu)點是價格便宜，耐用；缺點是效率低，噪音高。上世紀(jì)80年代中期多數(shù)采用多級離心風(fēng)機，因污水處理規(guī)模大，使用羅茨風(fēng)機臺數(shù)多，故改用多級離心風(fēng)機。特點是轉(zhuǎn)速相對低、噪音低、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、維護簡便，流量隨背壓變化而變化，但多臺風(fēng)機聯(lián)動時易產(chǎn)生互相干擾,不適合變水位處理工藝。上世紀(jì)90年代中期，多數(shù)選用單級高速渦輪離心鼓風(fēng)機，該機轉(zhuǎn)速高、噪音高、轉(zhuǎn)速一定時風(fēng)壓比較穩(wěn)定，流量變化范圍較多級離心風(fēng)機寬，但仍屬帶功調(diào)節(jié)，優(yōu)于羅茨風(fēng)機及多級離心風(fēng)機，無需變頻裝置。但設(shè)備精度高而復(fù)雜，需要潤滑循環(huán)系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等，維護不易，輔助系統(tǒng)也需能耗。該風(fēng)機適用于大型污水處理廠。本世紀(jì)初選用磁懸浮鼓風(fēng)機或空氣懸浮離心鼓風(fēng)機。對各類處理工藝都適用,特別對中小型污水處理廠選用兩類懸浮鼓風(fēng)機更合適[2]。1.2研究意義下面就簡單介紹一下單級空氣動壓箔片懸浮離心鼓風(fēng)機在污處理方面的運用，能有效地解決諸如上述等問題。1.2.1效率高和節(jié)能與羅茨鼓風(fēng)機相比，可節(jié)能25％～35％；與傳統(tǒng)多級離心鼓風(fēng)機相比，可節(jié)能約15％～20％；與傳統(tǒng)單級渦輪離心機相比，可節(jié)能約10％～15％。一般污水處理廠的生化曝氣系統(tǒng)的能耗約占全廠能耗的50％～60％，如果選用曝氣風(fēng)機，３年內(nèi)可收回成本。單級空氣懸浮風(fēng)機和現(xiàn)在普遍使用的羅茨風(fēng)機做比較，最大有30%以上的效率提高,利用變頻器可調(diào)節(jié)風(fēng)量和風(fēng)壓[3]。由于單級高速離心鼓風(fēng)機采用的空氣軸承，是完全無油潤滑方式，因此在效率方面相對其他產(chǎn)品有一定的優(yōu)勢。由于采用了可調(diào)范圍更為寬泛的葉輪設(shè)計，并且摒棄了傳統(tǒng)的導(dǎo)葉片調(diào)節(jié)方式，因此本鼓風(fēng)機運行時將比傳統(tǒng)類型的鼓風(fēng)機更高效、節(jié)能。有資料表明，運行時只需變頻控制電機轉(zhuǎn)速就可在40％～100％范圍內(nèi)調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機的進風(fēng)流量而無需采用任何其他輔助控制方式。在如今提倡高效節(jié)能，環(huán)保的大背景下，高效率的鼓風(fēng)機類型將在市場占有主導(dǎo)地位。目前，我國空氣懸浮風(fēng)機制造技術(shù)，經(jīng)過長期經(jīng)驗的積累，取得了長足進步，在今后技術(shù)進一步的發(fā)展中，為效率不斷提高奠定了堅實的基礎(chǔ)。1.2.2可靠性高、維護要求低由于采用了“高速直流電機”和“空氣懸浮軸承”這兩大核心高科技，摒棄了傳統(tǒng)單級高速渦輪鼓風(fēng)機所必需的增速齒輪、聯(lián)軸器、潤滑系統(tǒng)和冷卻風(fēng)扇等系統(tǒng)，從而大大提升了產(chǎn)品的工藝性能以及運行可靠性，避免了噪音、振動以及廢棄潤滑油等對環(huán)境造成的二次污染，大大減少了設(shè)備維護工作量，節(jié)約了設(shè)備維護成本。單級高速離心鼓風(fēng)機經(jīng)過各種狀態(tài)的嚴格測試，證明其性能非常優(yōu)異、可靠。由于結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)先進加上運用穩(wěn)定可靠，減少了維護工作量，并且對維護的要求也比較低。1.2.3無振動、低噪聲、環(huán)保和變頻技術(shù)的優(yōu)勢由于采用了“空氣懸浮軸承”技術(shù)，無復(fù)雜的轉(zhuǎn)速齒輪、油潤滑軸承，有效地避免了機械接觸和摩擦，從而達到了低噪音及無振動的目的，距機器1米噪聲測試，噪聲值為80~85dB。沒有潤滑系統(tǒng)，不產(chǎn)生有公害的廢潤滑油，維護當(dāng)中也不產(chǎn)生廢料，所以原則上達到了環(huán)保的效果。殼體內(nèi)不需要潤滑，氣體不會被潤滑油污染等優(yōu)點。在污處理設(shè)計中為了節(jié)省耗電量，要根據(jù)曝氣池的負荷來改變供氣量，在英國有的污水處理廠已設(shè)置溶解氧自動控制裝置，以減少不必要的能耗。在曝氣池負荷不變的情況下，由于氣溫的變化，空氣容重也在改變。如氣溫從40度下降至10度，空氣的容重約增大19%。如風(fēng)量不變，則供氣量將大大超出曝氣池的需要，同時，電機也將超負荷運行。選用離心式鼓風(fēng)機時，負荷選得過于富裕是無益的，往往因需調(diào)節(jié)風(fēng)量而造成風(fēng)機發(fā)生喘振。單級空氣懸浮風(fēng)機采用了變頻系統(tǒng)，提供了定轉(zhuǎn)速、定風(fēng)壓及定風(fēng)量模式，可根據(jù)具體的需氧情況方便地調(diào)節(jié)風(fēng)機供氣量。1.2.4無潤滑油系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)無油空氣壓縮機不依靠潤滑油而是靠空氣來達到潤滑的目的。因此其具備了諸多有油空氣壓縮機所達不到的特點。在潔凈的環(huán)境及特殊的空氣壓縮氣體方面有廣泛的應(yīng)用。如新型全自動面粉加工線，各類皮革制品氣動裝置及食品飲料部門中型生產(chǎn)設(shè)備等。具體特點有以下四個方面：（1）無油無污染被壓縮的氣體不帶油污，不需要脫油處理，不污染環(huán)境。隨著技術(shù)進步和人民生活水平的提高，對不含油污的潔凈空氣壓縮的需求量越來越大。傳統(tǒng)的有油空氣壓縮機不加裝空氣凈化設(shè)備的情況下，己經(jīng)難以滿足人們對的要求，而且在某些情況下無油空氣壓縮機可達到有油空氣壓縮機所達不到的效果。例如，合成氮廠中合成塔的觸媒會因氫氣含油而使合成效率降低，故最好能用無油潤滑級氫氣壓縮機:空氣分離裝置中的氧氣，因含油會引起燃燒、爆炸，此時也需要使用無油潤滑空氣壓縮機。（2）無油潤滑的典型應(yīng)用和意義德國德斯蘭空氣壓縮機配件由于無需潤滑油的潤滑因此大大節(jié)省了潤滑油的消耗，并且由于空氣潔凈，無需空氣凈化設(shè)備，節(jié)省了空氣凈化時所消耗的電能與熱能，僅以節(jié)省的潤滑油為例，一臺無油潤滑高壓循環(huán)機每年可節(jié)省潤滑油3600kg。在當(dāng)今能源越來越緊缺的時代，具有很大的現(xiàn)實意義及發(fā)展前景。（3）結(jié)構(gòu)相對簡單無油潤滑空氣壓縮機配件系統(tǒng)取消了注油器、油分離器等設(shè)備。其大大降低了系統(tǒng)的阻力，有利于增加產(chǎn)量，而且還減少了注油器與油分離器的檢修工作量和檢修費用，減少檢修時的停工損失，從而增加了機器的工作效率，為工廠帶來更多的經(jīng)濟效益。（4）總投資費用低采用傳統(tǒng)的有油空氣壓縮機配件，必須附帶昂貴的氣體凈化設(shè)備，且日常維護費用也很高。采用無油空氣壓縮技術(shù)，被壓縮空氣基本不與潤滑油接觸，氣體的凈化處理相對要簡單很多，盡管無油空氣壓縮機的市場售價高于有油空壓機，但在需要潔凈氣體的場合，選用無油空氣壓縮機的設(shè)備總投入較低。并且理想的無油潤滑空氣壓縮機由于密封效果好，摩擦件摩擦因數(shù)小，因而便用壽命長，減少了非生產(chǎn)檢修時間。因此，無油潤滑空氣壓縮機比有油潤滑空氣壓縮機的效益高。采用空氣懸浮軸承，不需要復(fù)雜的轉(zhuǎn)速齒輪及油性軸承，達到了無油潤滑的技術(shù)要求，也省卻了循環(huán)油泵等輔助系統(tǒng)，提高了設(shè)備的可靠性，減少了設(shè)備維護工作量。小機型采用空氣自冷技術(shù)，配有電機散熱翼翅。1.3曝氣風(fēng)機的概述單級空氣懸浮離心鼓風(fēng)機是一種新型的單級高速離心鼓風(fēng)機，采用高速直聯(lián)電動機和空氣懸浮軸承兩大核心技術(shù)，具備磁懸浮單級離心鼓風(fēng)機所具備的無齒輪增速裝置、無機械接觸、無潤滑系統(tǒng)、變頻調(diào)速調(diào)節(jié)風(fēng)量、低噪聲、無振動和維護費用低等特點，所不同的是非接觸軸承采用空氣懸浮軸承?？諝鈶腋≥S承主要包括徑向軸承及止推軸承等部件，起動前回轉(zhuǎn)軸承和軸之間有接觸，起動時回轉(zhuǎn)軸和軸承相對運動，形成流體動力場，在徑向軸承內(nèi)此氣體動力形成浮力，導(dǎo)致軸與軸承不同心。軸回轉(zhuǎn)時在徑向軸承里形成流體壓力場，使軸承處于懸浮狀態(tài)，而無接觸。單級空氣懸浮離心鼓風(fēng)機葉輪采用三維流動理論設(shè)計，采用SVS鈦合金材料，抗變形能力強，選擇最佳效率角度設(shè)計，效率高達88%。采用空氣自冷卻技術(shù)，空氣流道設(shè)計合理，配有電動機散熱翼翅，200馬力（1馬力=735.499W）以上大機型設(shè)有冷媒內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，無需另設(shè)冷卻風(fēng)扇或補充水，可確保鼓風(fēng)機在炎熱的夏季仍保持可靠的工作性能。由于采用高速直聯(lián)電機、高效葉輪設(shè)計及空氣懸浮軸承技術(shù)，節(jié)能性能較好，與羅茨風(fēng)機相比可節(jié)能25%～35%，與傳統(tǒng)多級離心鼓風(fēng)機相比可節(jié)能15%～20%，與傳統(tǒng)單級高速離心鼓風(fēng)機相比可節(jié)能10%～15%[4]?？諝鈶腋渭夒x心鼓風(fēng)機在國內(nèi)污水處理行業(yè)也有應(yīng)用實例。中國石化洛陽分公司對化纖污水處理裝置進行改造，采用空氣懸浮單級離心鼓風(fēng)機替換傳統(tǒng)單級高速離心鼓風(fēng)機，使裝置效率由原來低于40%提高到68%以上，年節(jié)電72.7萬kW·h，節(jié)約電費40.7萬元[5]。蕪湖市三山區(qū)濱江污水處理廠采用3臺空氣懸浮單級離心鼓風(fēng)機，能耗較單級高速離心鼓風(fēng)機節(jié)省約12%，較羅茨風(fēng)機節(jié)省31%[6]?？諝鈶腋」娘L(fēng)機被廣泛應(yīng)用于化工及水泥等原粉材料的傳送、排水/污水處理廠的空氣供給、發(fā)電站脫硫工藝的氧氣供給、農(nóng)畜牧產(chǎn)業(yè)糞便處理廠、魚塘增氧曝氣等行業(yè)，特別適用于大型污水處理廠使用。1.4國內(nèi)外研究應(yīng)用現(xiàn)狀在二級污水處理工藝系統(tǒng)中，鼓風(fēng)機是曝氣流程系統(tǒng)的重要設(shè)備，鼓風(fēng)機的效率是最重要的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，其電耗占污水處理廠全部電耗的50%~60%，也是最大的噪聲源，因此，在曝氣系統(tǒng)中，鼓風(fēng)機的運行要根據(jù)污水處理量或溶解氧濃度的變化，要求運行中的鼓風(fēng)機在恒定壓力條件下自動調(diào)節(jié)所需的風(fēng)量，而且要求流量調(diào)節(jié)范圍廣，調(diào)節(jié)效率高，以保證系統(tǒng)經(jīng)濟運行。目前，在國外的污水處理系統(tǒng)中，羅茨鼓風(fēng)機由于存在容量小、效率低、噪聲大、供氣不均勻、運行維護費用高等問題，已經(jīng)被淘汰。20世紀(jì)80年代以來，由低速多級離心鼓風(fēng)機取代，其具有噪聲低、運行平穩(wěn)、供氣均勻、效率較高等優(yōu)點，但依然存在體積大、質(zhì)量重、流量調(diào)節(jié)性能差、效率不高、能耗大、維護不方便等缺陷。進入20世紀(jì)90年代，隨著“三元流動理論”在離心式壓縮機和鼓風(fēng)機設(shè)計上的應(yīng)用，設(shè)計制造了曝氣用的單級、高速離心式鼓風(fēng)機，由于它具有體積小、重量輕、效率高、節(jié)約能源、性能調(diào)節(jié)范圍廣泛，自動化水平高等特點，國外已取代了多級、低速離心式鼓風(fēng)機，并得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)前，國外一些著名的風(fēng)機制造廠家，如美國的英格索蘭、德國的德馬克、瑞士的蘇爾壽、日本的川崎重工等公司，在設(shè)計理論上，采用當(dāng)代國際先進的三元流動設(shè)計理論，隨著科技進步的飛速發(fā)展，并將在航天領(lǐng)域的磁力軸承技術(shù)，應(yīng)用在離心式壓縮機和鼓風(fēng)機產(chǎn)品上，采用電子控制系統(tǒng)對磁力裝置進行監(jiān)控，提高了機組運行可靠性，其轉(zhuǎn)速高達80000rpm，功率高達3000~4000kW。齒輪增速組裝型曝氣離心鼓風(fēng)機是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的產(chǎn)品，當(dāng)今，在日本等國家制造了具有磁力軸承的高速電機驅(qū)動的曝氣單級離心式鼓風(fēng)機，這種鼓風(fēng)機無齒輪增速機，葉輪直接安裝在電機軸上，轉(zhuǎn)速高達50000rpm，無潤滑油和冷卻水系統(tǒng)，低噪聲，已經(jīng)投入市場，這是今后的發(fā)展方向之一。在目前，國內(nèi)外市場齒輪增速組裝型曝氣離心鼓風(fēng)機還是主流產(chǎn)品。在大中型污水處理廠中，為了保證曝氣池內(nèi)一定的溶解氧水平，有70%~80%能量消耗在充氧系統(tǒng)中，為了節(jié)約能耗，加速了污水處理調(diào)節(jié)自動化的發(fā)展，實現(xiàn)了曝氣系統(tǒng)的自動控制。在國外，隨著污水處理廠的大型化，作為污水處理用的曝氣鼓風(fēng)機有向大容量發(fā)展趨勢，瑞士蘇爾壽公司制造的V112型雙級離心式鼓風(fēng)機，每級都設(shè)有進口可調(diào)導(dǎo)葉，調(diào)節(jié)范圍為額定流量的35%~107%，其流量1800m3/min，排氣壓力0.155MPa（絕），功率2250kW，多變效率82%。為適應(yīng)歐美國家需要，該公司的軸流式鼓風(fēng)機有VAS63、VAS71、VAS80、VAS90共4個機號，流量范圍1800~6000m3/min，壓縮比可達2，級數(shù)5~15。美國英格索蘭公司的X-FL0混流式鼓風(fēng)機，流量范圍：20~1600m3/min，壓力范圍：0.04~0.27MPa，該機采用整體齒輪增速結(jié)構(gòu)，進口處安裝可調(diào)導(dǎo)葉，高效率機殼，采用混流式葉輪使得整機效率高，根據(jù)需要，葉輪也可選用離心式適應(yīng)高壓力需要。日本川崎重工株式會社的單級、高速離心式鼓風(fēng)機為齒輪增速單級結(jié)構(gòu)，進口安裝可調(diào)導(dǎo)葉，故在低負荷條件下保持較高效率運行，流量范圍：30~1600m3/min，最高壓力范圍：0.11~0.15MPa，效率高達83%~85%，葉輪為混流式，GM型產(chǎn)品系列共有9個機號。對于深池曝氣、高濃度氧曝氣鼓風(fēng)機有MGM型齒輪增速組裝離心壓縮機，流量范圍：62~920m3/min，壓力范圍：0.2~1MPa。德國德馬克公司，有SEZ、KG兩個系列的單級、高速離心式鼓風(fēng)機，流量范圍10~2500m3/min，最高壓力可達0.29MPa。目前在我國為污水處理提供的鼓風(fēng)機多是已被國外用單級、高速離心式鼓風(fēng)機取代的羅茨鼓風(fēng)機和低速多級離心鼓風(fēng)機，而單級、高速離心式鼓風(fēng)機只有沈陽鼓風(fēng)機廠、杭州制氧機廠、陜西鼓風(fēng)機廠、江蘇金通靈風(fēng)機和重慶通用工業(yè)集團制造。1995年4月，沈陽鼓風(fēng)機廠與日本川崎重工作為獨家合作伙伴，合作生產(chǎn)齒輪增速組裝GM型單級、高速曝氣離心式鼓風(fēng)機，現(xiàn)已生產(chǎn)了150多臺，國內(nèi)用戶多達50多家，該產(chǎn)品也遠銷美國。該機系列產(chǎn)品共有8個機號，流量范圍50~1400m3/min，最高壓力：0.196MPa，其級效率可達82%，鼓風(fēng)機進口安裝自動調(diào)節(jié)導(dǎo)葉，流量調(diào)節(jié)范圍廣，是高效節(jié)能產(chǎn)品，已應(yīng)用到5~50萬噸/日的污水處理廠中[7]。1.5本文研究的主要內(nèi)容及實施方案本次設(shè)計研究的主要內(nèi)容有以下幾點：（1）曝氣風(fēng)機的工作原理，氣動設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計；（2）曝氣風(fēng)機的葉輪流道一維氣動設(shè)計，電機散熱結(jié)構(gòu)設(shè)計；（3）設(shè)計該型號曝氣風(fēng)機的整機結(jié)構(gòu)，并繪制三維模型圖以及核心部件的加工制造二維CAD圖，包括主軸、葉輪、密封、空氣動壓徑向/止推箔片軸承（選型）、電機等。以下是具體的研究流程框圖：圖1-2曝氣風(fēng)機設(shè)計流程圖1.6本章小結(jié)本章首先介紹了空氣懸浮離心鼓風(fēng)機的優(yōu)點以及它在污水處理廠的應(yīng)用，說明了設(shè)計空氣懸浮鼓風(fēng)機的重要性；然后介紹了空氣懸浮鼓風(fēng)機的基本結(jié)構(gòu)，接著展開了國內(nèi)外開展的空氣懸浮鼓風(fēng)機的研究現(xiàn)狀及其在各方面的應(yīng)用；最后說明了本文要進行的工作以及具體實施方案。

第二章流道氣動計算、電機設(shè)計與軸承選型2.1離心壓縮機的設(shè)計壓縮機氣動參數(shù)計算的目的是根據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過選擇和計算，確定壓縮機的性能參數(shù)及各主要結(jié)構(gòu)參數(shù)。一般計算給定的參數(shù)有：氣體的流量m（或Q）、壓強比ε、環(huán)境壓強p0及溫度T0等。計算確定的性能參數(shù)有：各組件進出口的氣動參數(shù)，包括壓強、溫度、速度、馬赫數(shù)、效率，以及整個壓縮機的效率和功率。計算選擇的結(jié)構(gòu)參數(shù)有：葉輪進出口的直徑、葉片角、葉片數(shù)；擴壓器的內(nèi)徑、葉片數(shù)及葉片角；集氣管的外形及各截面面積[8]?，F(xiàn)設(shè)計一臺離心式壓縮機，采用軸向進氣裝置、半開式葉輪、徑向直葉片、無葉擴壓器，可以裝置單出口蝸殼。按下面的步驟進行計算。2.1.1原始數(shù)據(jù)（1）空氣流量m：0.5m3/s（約25m3/min）（2）壓強比ε：1.7（3）環(huán)境壓強p0：101325Pa（4）環(huán)境溫度T0：293K（5）環(huán)境密度ρ0：1.205kg/m3（6）空氣氣體常數(shù)R：287J/(kg·k)（7）空氣絕熱指數(shù)k：1.4（8）轉(zhuǎn)速n：40000rpm（9）預(yù)期效率：μad=75%2.1.2進氣道參數(shù)（1）葉輪對氣體所做的絕熱壓縮功48181.13J/kg（2-SEQ2-\*ARABIC1）（2）葉輪出口的圓周速度 262.36m/s（2-SEQ2-\*ARABIC2）式中，取ψth=0.7。（3）取進氣道口的速度（范圍50~150m/s）80m/s（2-SEQ2-\*ARABIC3）（4）進氣道內(nèi)空氣降溫3.19K（2-SEQ2-\*ARABIC4）（5）進氣道出口溫度289.81K（2-SEQ2-\*ARABIC5）（6）取進氣道出口多變指數(shù)（范圍1.37～1.39）1.39（2-SEQ2-\*ARABIC6）（7）進氣道出口空氣壓強97452.98Pa（2-SEQ2-\*ARABIC7）（8）進氣道出口空氣密度1.17kg/m3（2-SEQ2-\*ARABIC8）（9）進氣道出口面積53.57cm2（2-SEQ2-\*ARABIC9）2.1.3壓縮機葉輪參數(shù)（1）取葉輪外徑125mm（2-SEQ2-\*ARABIC10）（2）葉輪出口圓周速度261.80m/s（2-SEQ2-\*ARABIC11）（3）葉輪出口圓周速度誤差0.21%（2-SEQ2-\*ARABIC12）在誤差允許范圍（2%）內(nèi)。（4）取葉輪進出口直徑（范圍0.5~0.7）0.7（2-SEQ2-\*ARABIC13）（5）導(dǎo)風(fēng)輪進口外徑87.5mm（2-SEQ2-\*ARABIC14）（6）導(dǎo)風(fēng)輪進口內(nèi)徑28.91mm（取整30mm）（2-SEQ2-\*ARABIC15）（7）導(dǎo)風(fēng)輪進口平均值直徑65.16mm（2-SEQ2-\*ARABIC16）（8）導(dǎo)風(fēng)輪進口外徑處的圓周速度183.26m/s（2-SEQ2-\*ARABIC17）（9）導(dǎo)風(fēng)輪進口處的圓周速度136.48m/s（2-SEQ2-\*ARABIC18）（10）導(dǎo)風(fēng)輪進口處的圓周速度60.56m/s（2-SEQ2-\*ARABIC19）（11）取導(dǎo)風(fēng)輪葉片數(shù)（范圍17~37）18（2-SEQ2-\*ARABIC20）（12）取導(dǎo)風(fēng)輪進口的阻塞系數(shù)（范圍0.85~0.95）0.85（2-SEQ2-\*ARABIC21）（13）導(dǎo)風(fēng)輪進口軸向速度0.85（2-SEQ2-\*ARABIC22）（4）導(dǎo)風(fēng)輪進口相對速度206.02m/s（2-SEQ2-\*ARABIC23）（15）導(dǎo)風(fēng)輪進口馬赫數(shù)0.60（2-SEQ2-\*ARABIC24）校核<0.9滿足條件，如果>0.9，則需要重新調(diào)整參數(shù)、重新計算。（16）導(dǎo)風(fēng)輪進口處的氣流角27.18°（2-SEQ2-\*ARABIC25）（17）導(dǎo)風(fēng)輪進口處的氣流角34.59°（2-SEQ2-\*ARABIC26）（18）導(dǎo)風(fēng)輪進口處的氣流角57.24°（2-SEQ2-\*ARABIC27）（19）取沖角（范圍2~8°）2°（2-SEQ2-\*ARABIC28）（20）導(dǎo)風(fēng)輪進口處葉片角36.59°（2-SEQ2-\*ARABIC29）（21）取工作輪葉片數(shù)18（2-SEQ2-\*ARABIC30）（22）滑移系數(shù)0.81（2-SEQ2-\*ARABIC31）（23）工作輪出口氣流圓周向分速213.17m/s（2-SEQ2-\*ARABIC32）（24）取工作輪出口氣流徑向分速94.12m/s（2-SEQ2-\*ARABIC33）取64.82°。（25）工作輪出口氣流流速233.02m/s（2-SEQ2-\*ARABIC34）（26）工作輪出口氣流角23.82°（2-SEQ2-\*ARABIC35）（27）取工作輪出口氣流角（徑向直葉片時）90°（2-SEQ2-\*ARABIC36）（28）取工作輪出口葉片厚度1.6mm（2-SEQ2-\*ARABIC37）（29）工作輪出口阻塞系數(shù)0.92（2-SEQ2-\*ARABIC38）（30）預(yù)估工作輪出口氣流密度1.5kg/m3（2-SEQ2-\*ARABIC39）（31）葉輪出口寬度9.87mm（2-SEQ2-\*ARABIC40）（32）取輪組損失系數(shù)（范圍0.025~0.07）0.07（2-SEQ2-\*ARABIC41）（33）葉輪出口氣溫325.14K（2-SEQ2-\*ARABIC42）（34）取葉輪多變效率（范圍0.805~0.921）0.92（2-SEQ2-\*ARABIC43）（35）多變指數(shù)項3.22（2-SEQ2-\*ARABIC44）（36）多變指數(shù)1.45（2-SEQ2-\*ARABIC45）（37）葉輪出口氣體壓強141136.88Pa（2-SEQ2-\*ARABIC46）（38）葉輪出口氣體密度1.51kg/m3（2-SEQ2-\*ARABIC47）（39）氣體密度誤差0.83%（2-SEQ2-\*ARABIC48）<2%，在允許誤差范圍內(nèi)。（40）葉輪出口馬赫數(shù)0.64（2-SEQ2-\*ARABIC49）<1，故認可計算結(jié)果。2.1.4無葉擴壓器段參數(shù)（1）無葉擴壓器寬度9.87mm（2-SEQ2-\*ARABIC50）（2）入口氣流周向分速213.17m/s（2-SEQ2-\*ARABIC51）（3）入口氣流徑向分速86.40m/s（2-SEQ2-\*ARABIC52）（4）入口氣流角22.06°（2-SEQ2-\*ARABIC53）（5）入口氣流速度230.01m/s（2-SEQ2-\*ARABIC54）（6）入口氣流溫度325.83K（2-SEQ2-\*ARABIC55）（7）入口氣流壓強142193.69Pa（2-SEQ2-\*ARABIC56）（8）入口氣流密度1.52kg/m3（2-SEQ2-\*ARABIC57）（9）取出口直徑比（范圍1.08~1.18）1.16（2-SEQ2-\*ARABIC58）（10）出口直徑145mm（2-SEQ2-\*ARABIC59）（11）預(yù)估出口密度1.57kg/m3（2-SEQ2-\*ARABIC60）（12）出口氣流速度192.45m/s（2-SEQ2-\*ARABIC61）（13）出口氣流溫度333.73K（2-SEQ2-\*ARABIC62）（14）馬赫數(shù)0.53（2-SEQ2-\*ARABIC63）<0.95，故認可計算結(jié)果。（15）取多變效率（范圍0.6~0.8）0.75（2-SEQ2-\*ARABIC64）（16）多變指數(shù)項2.63（2-SEQ2-\*ARABIC65）（17）出口空氣壓強152270.30Pa（2-SEQ2-\*ARABIC66）（18）出口空氣密度1.59kg/m3（2-SEQ2-\*ARABIC67）（19）密度誤差1.26%（2-SEQ2-\*ARABIC68）<2%,在誤差允許范圍內(nèi)。（20）出口寬度9.87mm（2-SEQ2-\*ARABIC69）（21）出口徑向分速70.27m/s（2-SEQ2-\*ARABIC70）（22）出口周向分速179.16m/s（2-SEQ2-\*ARABIC71）（23）出口氣流角21.42°（2-SEQ2-\*ARABIC72）（24）長度10mm（2-SEQ2-\*ARABIC73）2.1.5蝸殼參數(shù)（1）取蝸殼出口氣流速度45m/s（2-SEQ2-\*ARABIC74）（2）出口空氣溫度351.16K（2-SEQ2-\*ARABIC75）（3）多變效率（范圍0.5~0.65）0.65（2-SEQ2-\*ARABIC76）（4）多變指數(shù)項2.28（2-SEQ2-\*ARABIC77）（5）出口壓強170964.81Pa（2-SEQ2-\*ARABIC78）（6）蝸殼出口密度1.70kg/m3（2-SEQ2-\*ARABIC79）（7）出口滯止溫度352.17K（2-SEQ2-\*ARABIC80）（8）出口滯止壓強172688.55Pa（2-SEQ2-\*ARABIC81）2.1.6壓縮機參數(shù)校核（1）壓比1.69（2-SEQ2-\*ARABIC82）（2）壓比誤差0.75%（2-SEQ2-\*ARABIC83）（3）滯止壓強比1.70（2-SEQ2-\*ARABIC84）（4）等熵壓縮功1.70（2-SEQ2-\*ARABIC85）（5）等熵壓縮功誤差1.55%（2-SEQ2-\*ARABIC86）<2%，在誤差允許范圍內(nèi)。（6）壓強系數(shù)0.69（2-SEQ2-\*ARABIC87）（7）絕熱效率0.78（2-SEQ2-\*ARABIC88）（8）功率30.43kW（2-SEQ2-\*ARABIC89）2.2軸流風(fēng)機的設(shè)計本文采用混合設(shè)計法設(shè)計軸流風(fēng)機，該方法兼有孤立葉形法和葉柵法的設(shè)計思想。實踐證明，該設(shè)計方法簡單，迭代計算修正過程便于應(yīng)用計算機程序來完成，而且計算結(jié)果具有較高的精度，可以滿足本次設(shè)計的需要[9]。2.2.1原始數(shù)據(jù)：（1）空氣流量Q：0.033m3/s（約2m3/min）（2）風(fēng)機全壓Δp：800Pa（3）轉(zhuǎn)速n：40000rpm（4）空氣密度ρ：1.205kg/m3（5）風(fēng)機全壓效率η：0.95（6）傳動效率ηm：0.952.2.2主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計計算：采用第一種孤立葉型設(shè)計法計算該軸流風(fēng)機的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)（1）計算軸功率29.55W（2-SEQ2-\*ARABIC90）（2）計算比轉(zhuǎn)速ns48.55（2-SEQ2-\*ARABIC91）（3）確定葉輪外徑Dt2.62（2-SEQ2-\*ARABIC92）45.55mm（2-SEQ2-\*ARABIC93）取整46mm。（4）當(dāng)35<ns<80時，利用經(jīng)驗公式計算輪轂比v0.35（2-SEQ2-\*ARABIC94）（5）求輪轂直徑15.90mm（2-SEQ2-\*ARABIC95）取整16mm。（6）計算輪緣速度96.34m/s（2-SEQ2-\*ARABIC96）（7）計算壓力系數(shù)96.34m/s（2-SEQ2-\*ARABIC97）（8）計算軸向速度22.82m/s（2-SEQ2-\*ARABIC98）2.2.3葉型參數(shù)的設(shè)計計算：采用第一種葉柵設(shè)計法進行葉型參數(shù)的設(shè)計。根據(jù)CFturbo軟件選取5個截面，直徑分別為：16mm、23.5mm、30.9mm、38.4mm、45.8mm。先計算第一個截面D1=16m時的參數(shù)：（1）計算各截面的圓周速度33.51m/s（2-SEQ2-\*ARABIC99）（2）采用等環(huán)量設(shè)計法計算各截面的扭速20.85m/s（2-SEQ2-\*ARABIC100）（3）計算葉輪出口旋繞速度因為，所以對于該軸流風(fēng)機葉輪，當(dāng)無前導(dǎo)葉時，則有20.85m/s（2-SEQ2-\*ARABIC101）（4）計算進、出口氣流角基元級進、出口三角形中氣流角、和的余角分別用、和表示，則55.75°（2-SEQ2-\*ARABIC102）29.01°（2-SEQ2-\*ARABIC103）由于實際氣流流經(jīng)葉柵時有落后角，因此需要對θ2按下式進行修正：25.42°（2-SEQ2-\*ARABIC104）44.18°（2-SEQ2-\*ARABIC105）則進口氣流角表示為34.25°（2-SEQ2-\*ARABIC106）出口氣流角表示為64.58°（2-SEQ2-\*ARABIC107）平均氣流角表示為45.82°（2-SEQ2-\*ARABIC108）（5）求負載系數(shù)1.42（2-SEQ2-\*ARABIC109）（6）根據(jù)輪轂比確定葉片數(shù)z6（2-SEQ2-\*ARABIC110）（7）確定升力系數(shù)Cy葉片的升力系數(shù)Cy值從葉根到葉尖逐漸減小，并按某種規(guī)律變化。一般在設(shè)計時，限定葉根處Cy≤1.2，頁頂處Cy≤0.7~0.5，最大不超過0.75。故取升力系數(shù)Cy分別為1、0.9、0.8、0.775和0.7。（8）計算柵距t8.4mm（2-SEQ2-\*ARABIC111）（9）計算弦長b11.9mm（2-SEQ2-\*ARABIC112）基于葉片受力和強度方面的考慮，葉片的形狀通常近似設(shè)計成根部寬、頂部窄的梯形。需要說明的是，由于Cy和b之間具有一定的約束關(guān)系。因此，在設(shè)計過程中，可以在限定的范圍內(nèi)先給定各個計算截面的Cy值，然后計算出相應(yīng)的b值，在根據(jù)需要的葉片形狀對其修正。其他截面的計算方法同截面D1，計算步驟重復(fù)15~23即可。計算結(jié)果見下表：表2-1軸流風(fēng)機計算參數(shù)截面12345單位D1623.530.938.445.8mmu33.5149.2164.7180.4295.92m/sΔCu20.8514.1910.798.687.28m/sC2u20.8514.1910.798.687.28m/sθ155.7465.1270.5774.1576.61°θ229.0156.9167.0672.3575.56°θ2'25.4155.9666.6972.1775.46°θm'44.1861.1968.8073.2276.06°β134.2524.8719.4215.8413.38°β264.5834.0323.3017.8214.53°βm45.8128.8021.1916.7713.93°Cyτ1.420.650.370.230.16Cy70.7t8.3712.3016.1720.1023.98mmb11.938.917.526.195.72mmC0.090.08%C21.060.820.610.51mm（10）驗算效率把截面D3的效率近似作為整個葉片的效率進行驗算，具體計算如下：系數(shù)0.059（2-SEQ2-\*ARABIC113）平均相對速度63.55m/s（2-SEQ2-\*ARABIC114）式中u為基元級的圓周速度，m/s；計算葉柵效率0.95（2-SEQ2-\*ARABIC115）式中ε在1°~4°范圍內(nèi)選取，本此設(shè)計取2°。由上式解出，并與初始假設(shè)的效率η進行比較：若滿足，則將近似作為整個葉片效率，再進行其他參數(shù)的計算；否則，重新假設(shè)葉片效率為，繼續(xù)進行迭代計算，直至相鄰兩次的效率之差滿足為止。（11）確定葉型相對厚度通常用表示葉型相對厚度。基于強度方面的考慮，為了改善葉根處的受力情況，提高葉根的強度，設(shè)計時在靠近葉片根部截面選用較大的相對厚度，如取10%~12%，而在靠近葉尖的截面選用較小的相對厚度，如取7%~10%，中間截面的相對厚度可根據(jù)半徑的變化按某種變化規(guī)律取值。本次設(shè)計從葉根到葉頂相對厚度依次為12%、11%、10%、9%和8%，取葉根處的D1截面葉型厚度=2mm，根據(jù)依次計算其他各截面的相對厚度，并將計算結(jié)果填入表1。（12）葉片造型通常選擇關(guān)于中心線對稱的原始葉型，然后將原始葉型沿中線進行彎折得到實際的葉型。為了便于加工制造，葉型中心線又多采用單圓弧形。與葉型相對厚度類似，這里用表示葉型中心線的最大相對彎度，其中的弦長b為原始葉型彎折以后的葉型弦長，而不是原始葉型的中線長度。葉型最大相對彎度（2-SEQ2-\*ARABIC116）式中角度和均需要單位度（°）帶入。經(jīng)計算，本設(shè)計葉型的最大相對彎度在葉根處79.77mm（13）葉型安裝角52.8°（2-SEQ2-\*ARABIC117）有了各個柵面的安裝角，就可以知道各個截面之間的的相對扭轉(zhuǎn)角。中間截面完成后再進行其他截面的計算。2.330kw永磁無刷直流電機的主要尺寸計算本文選用一臺內(nèi)轉(zhuǎn)子式三相無刷直流電動機，繞組為星形接法。利用粘性阻尼系數(shù)計算無刷直流電動機主要尺寸[10]。2.3.1原始數(shù)據(jù)：（1）額定電壓U：380V（2）額定轉(zhuǎn)速nN：40000r/min（3）額定轉(zhuǎn)矩T：7N?m2.3.2設(shè)計主要計算過程：（1）取電磁轉(zhuǎn)矩8.4N?m（2-SEQ2-\*ARABIC118）考慮電感的影響，設(shè)額定轉(zhuǎn)速nN時，取2.5（2-SEQ2-\*ARABIC119）計算不計電感時的電磁轉(zhuǎn)矩21N?m（2-SEQ2-\*ARABIC120）（2）設(shè)電磁效率=0.92，計算空載轉(zhuǎn)速43478.26rpm（2-SEQ2-\*ARABIC121）取整43480rpm。（3）計算預(yù)期的粘性阻尼系數(shù)D0.057N?m/rad?s-1（2-SEQ2-\*ARABIC122）（4）設(shè)計定子沖片和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)取槽數(shù)Z=24，極數(shù)2p=2，q=1/2。取定子外徑為Dt=15cm，內(nèi)徑Da=6.2cm。計算定子裂比0.41（2-SEQ2-\*ARABIC123）取每槽面積，氣縫。轉(zhuǎn)子采用鐵氧體永磁材料，Br=0.42T，，永磁體徑向厚度。（5）計算氣隙磁通密度幅值Bm0.2T（2-SEQ2-\*ARABIC124）其中，漏磁系數(shù)1.0027（2-SEQ2-\*ARABIC125）（6）計算定子鐵心長度L需要幾次試算，求得L=90mm。計算過程：設(shè)L=90mm，估算繞組元件平均長系數(shù),取槽滿率。對于的磁片表貼式電機，每相反電動勢可按平頂波計算，所以有，，；而兩相合成的反電動勢按正弦波計算，并假定合成反電動勢基波幅值就等于合成反電動勢幅值，由參考書第4章表4-3查得（2-SEQ2-\*ARABIC126）計算系數(shù)0.61（2-SEQ2-\*ARABIC127）利用粘性阻尼系數(shù)D計算定子鐵心長度L91.07mm（2-SEQ2-\*ARABIC128）取定子鐵心長度L=90mm。（7）計算電機反電動勢系數(shù)0.083（2-SEQ2-\*ARABIC129）（8）計算繞組數(shù)據(jù)一相繞組反電動勢系數(shù)表示為0.044（2-SEQ2-\*ARABIC130）電機反電動勢系數(shù)（2-SEQ2-\*ARABIC131）對于線反電動勢設(shè)為正弦波，由參考書籍表4-3查得29.55W（2-SEQ2-\*ARABIC132）（2-SEQ2-\*ARABIC133）計算一相繞組串聯(lián)匝數(shù)38.97匝（2-SEQ2-\*ARABIC134）取整40匝。每相串聯(lián)線圈數(shù)是Z/3=8，每個線圈匝數(shù)N=W/4=10。取漆包線mm，計算并聯(lián)股數(shù)a112.12（2-SEQ2-\*ARABIC135）取整a=110。核算槽滿率0.58（2-SEQ2-\*ARABIC136）1.94%（2-SEQ2-\*ARABIC137）校核<2%，在誤差范圍內(nèi)。（9）計算繞組電阻查mm漆包線電阻率為，計算兩相繞組電阻2.27Ω（2-SEQ2-\*ARABIC138）（10）計算堵轉(zhuǎn)電流167.45A（2-SEQ2-\*ARABIC139）計算不計電感、40000r/min時的電流13.40A（2-SEQ2-\*ARABIC140）（11）不計電感時的平均電磁轉(zhuǎn)矩1.12N?m（2-SEQ2-\*ARABIC141）（12）計算計及電感、40000r/min時的平均電磁轉(zhuǎn)矩0.45N?m（2-SEQ2-\*ARABIC142）（13）計算電機功率P29.32kW（2-SEQ2-\*ARABIC143）2.4空氣懸浮軸承與止推軸承的選型空氣動壓箔片軸承是由一層或多層波紋狀波箔和頂箔組成的具有良好柔性表面的動壓氣浮軸承，依靠軸與軸承表面相對運動，擠壓一定粘性的氣體形成壓力潤滑氣膜達到支承和潤滑的作用。這種軸承無油潤滑系統(tǒng)，能量損耗低，效率高?？諝獠瑒訅狠S承動壓原理如圖2-1所示，當(dāng)兩個相對運動的表面存在一個楔形空間時，相互運動的表面不斷地帶動氣體進入楔形槽內(nèi)，使得楔形槽內(nèi)形成具有一定壓力的動壓氣膜，當(dāng)氣膜壓力足夠大以至于能夠支承起負載時，轉(zhuǎn)軸被浮起摩擦力消失。在空氣箔片動壓徑向軸承中，軸與軸承存在一定的偏心形成一個楔形結(jié)構(gòu)，隨著轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的不斷提高，楔形空間中的氣膜壓力不斷增大，氣體動壓潤滑膜形成。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，空氣箔片動壓軸承結(jié)構(gòu)形式不斷地改進，形成了結(jié)構(gòu)各異的空氣箔片動壓軸承，軸承的承載力和工作性能也得到了很大的提高和改善。按照起彈性支承結(jié)構(gòu)的不同形式，目前空氣箔片動壓徑向軸承主要分為以下幾種：張緊型、多楔型、纏繞型、波箔型、懸臂型。圖2-1空氣箔片軸承動壓原理示意圖（1）張緊型張緊型箔片徑向軸承，是最早的一種彈性箔片軸承，由英國ThomsonHouton公司的A.A.Pollock于1928年研制成功[11]，并在1953年首次由Bloek.H和VanRossomJ.J對其進行理論論證和試驗研究，1965年Eshel和Elrod又采用完全撓性和一維流動模型再次對張緊型箔片軸承進行靜、動特性分析[12]。隨后的十多年時間里，人們對其進行了理論分析和結(jié)構(gòu)改進，美國Ampex公司就將其由L.Licht改進的一種新型軸承成功的應(yīng)用于透平能量轉(zhuǎn)換器，也在Braton循環(huán)渦輪發(fā)電機和一些高速渦輪機械中使用，最高轉(zhuǎn)速可以達到21.0xl04r/min；但到了70年代后期它就逐漸被其它形式的箔片軸承所取代[13]。（2）多楔型多楔型箔片氣體動壓軸承是由德國M.Glenicke教授在1979年設(shè)計提出的，并借鑒合適的物理模型計算了它的靜態(tài)參數(shù)、剛度和阻尼。這種軸承由厚度較小的柱形彈性襯片和按一定次序排列的肋板組合而成，轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的氣膜是動壓氣膜。（3）纏繞型纏繞型箔片氣體動壓軸承也是在70年代末期由美國的L.Licht研究提出[14]，它是使用一張連續(xù)的箔片纏繞成多成裝入軸承座內(nèi)而成的，最內(nèi)層是光滑的圓柱形，其它的是準(zhǔn)多邊形。（4）波箔型波箔型空氣箔片動壓軸承是當(dāng)代使用和研究最多的動壓氣體箔片軸承，它結(jié)構(gòu)簡單，由一層或多層波紋狀波箔和頂箔組成。波箔型空氣箔片動壓軸承具有承載能力大、穩(wěn)定性高、壽命長、較好的耐沖擊性、高速和高溫性能穩(wěn)定等優(yōu)點[15]，在實際中得到了較為廣泛的應(yīng)用。根據(jù)波箔型空氣箔片動壓軸承底層彈性結(jié)構(gòu)的不同，可將波箔型空氣箔片軸承劃分為以下三代[16-18]：1）第一代波箔型空氣箔片動壓徑向軸承第一代波箔型空氣箔片徑向軸承是20世紀(jì)60年代末由美國MTI公司在美國能源部和美國航空航天局的共同資助下開發(fā)完成的。軸承由一層波箔和一層頂箔構(gòu)成，波箔和頂箔的一端通過焊接或者其他方式固定在軸承殼上，另一端處于自由狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。圖2-2第一代波箔型空氣箔片動壓徑向軸承2）第二代波箔型空氣箔片動壓徑向軸承1981年Bhushan和Gray等人[19]對第一代波箔型空氣箔片動壓徑向軸承進行了結(jié)構(gòu)上的改進，將原來的整條波箔片沿周向或軸向分割成多條寬度不同的細條波箔片，相鄰箔帶上的波紋相互交錯分布，單條箔帶上的波紋布置更加靈活，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-3所示。第二代波箔型空氣箔片動壓徑向軸承提供了一種更自由的波紋分布形式，使得軸承的剛度能夠根據(jù)需要靈活調(diào)整，承載力和穩(wěn)定性都有較大幅度提高。圖2-3第二代波箔型空氣箔片動壓徑向軸承3）第三代波箔型空氣箔片動壓徑向軸承第三代波箔型空氣箔片動壓徑向軸承具有更復(fù)雜的彈性結(jié)構(gòu)分布形式，在彈性結(jié)構(gòu)的形狀和數(shù)量較傳統(tǒng)波箔型空氣箔片軸承都發(fā)生了明顯的變化，通常第三代波箔型空氣箔片動壓徑向軸承具有增加波箔支承點以減小頂箔的下陷和剛度根據(jù)撓度可變的兩個重要特征。1999年Heshmat提出了一種新型的波箔型空氣箔片動壓徑向軸承[20]如圖2-4（a）所示，頂箔和波箔之間額外添加了一塊多孔箔帶，這種布置能夠防止頂箔的下陷和氣體潤滑膜的泄露。圖2-4（b）為Kang和Sacille等人[21]提出的另一種第三代波箔型空氣箔片動壓徑向軸承，這種軸承有兩塊具有不同波紋數(shù)量和不同剛度的波箔，低負載時剛度較軟的波箔起主要支承作用，在較高負載較高轉(zhuǎn)速時較硬的波箔能夠提供更大的剛度。這種剛度可變的結(jié)構(gòu)不僅能夠更好的適應(yīng)負載的變化，同時對軸承運行過程中的氣膜有較好的穩(wěn)定性。圖2-4第三代波箔型空氣箔片動壓徑向軸承（5）懸臂型20世紀(jì)60年代末為了解決航空航天技術(shù)發(fā)展過程中遇到的軸承在高轉(zhuǎn)速下使用壽命減小和穩(wěn)定性較低的問題，在美國空軍（USAF）與美國航空航天局（NASA）支持下成功開發(fā)出懸臂型空氣箔片軸承，并將其成功應(yīng)用到波音系列民航客機，F(xiàn)系列戰(zhàn)斗機，麥道DC-10，A300B、A-7E殲擊機等飛機的座艙空氣循環(huán)系統(tǒng)中。懸臂型空氣箔片軸承表面由若干個葉型箔片組成，因此又叫葉型空氣箔片軸承，這些箔片沿軸承座內(nèi)壁依次均勻疊加排列，葉型箔片一端剛性的固定在軸承殼內(nèi)壁的凹槽內(nèi)，另一端與相鄰箔片自由的疊加在一起。軸承的內(nèi)徑可以通過調(diào)整葉型箔片的厚度和箔片數(shù)量來控制。懸臂型空氣箔片軸承是目前應(yīng)用最為成功的空氣箔片軸承之一。經(jīng)過比較，在本文的設(shè)計中，我們選取第二代波箔型空氣箔片動壓徑向軸承作為曝氣風(fēng)機的主軸軸承。2.5本章小結(jié)本章主要進行了離心壓縮機和軸流風(fēng)機的流道氣動計算，接著根據(jù)計算出來的功率對永磁無刷直流電機進行了簡單的結(jié)構(gòu)設(shè)計；最后詳細介紹了空氣懸浮軸承的發(fā)展歷程與主要類型，并根據(jù)前邊計算出來的葉輪與電機的軸徑對空氣懸浮軸承與止推軸承進行選型。

第三章基于CFturbo軟件的氣動設(shè)計與葉片造型3.1CFturbo軟件概述CFturbo是CFturbosoftware&EngnieeringGMBH公司的產(chǎn)品。該公司是一家德國專業(yè)的旋轉(zhuǎn)機械設(shè)計軟件/咨詢公司，總部位于德國的德累斯頓市，公司在旋轉(zhuǎn)機械設(shè)計領(lǐng)域已有超過15年的歷史，通過大量的工程實踐積累了非常豐富的設(shè)計經(jīng)驗。涉及領(lǐng)域包括壓縮機在內(nèi)的旋轉(zhuǎn)機械的CFD仿真，F(xiàn)EM仿真，模型設(shè)計及優(yōu)化，并且在旋轉(zhuǎn)機械設(shè)計工具中集成了大量的內(nèi)置經(jīng)驗函數(shù)，在推向市場之后，很快就被相關(guān)行業(yè)的設(shè)計人員接受和認可。目前CFturbo在旋轉(zhuǎn)機械設(shè)計軟件開發(fā)上堅持走面向旋轉(zhuǎn)機械行業(yè)用戶的專業(yè)化道路，在軟件面世不久便迅速打開市場。目前Grundfos（格蘭富），AbelPump，Hoover等行業(yè)領(lǐng)先用戶都是CFturbo的正式客戶。在國內(nèi)，西安113廠、北京昌寧集團、江蘇大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、西華大學(xué)、北京石油化工學(xué)院、山東雙輪集團等單位均是CFturbo的正式用戶。CFturbo是專業(yè)的葉輪及蝸殼設(shè)計軟件，該軟件結(jié)合了成熟的旋轉(zhuǎn)機械理論與豐富的實踐經(jīng)驗，基于設(shè)計方程與經(jīng)驗函數(shù)開展設(shè)計，并且能夠根據(jù)用戶積累的專業(yè)技術(shù)和設(shè)計準(zhǔn)則來定制特征函數(shù)。作為一個便捷高效的工程設(shè)計軟件，CFturbo廣泛應(yīng)用于離心泵、混流泵、離心風(fēng)機、混流風(fēng)機、壓縮機、渦輪等旋轉(zhuǎn)機械的設(shè)計，只需要給出流量、壓差、轉(zhuǎn)速等性能需求，就可以自動生成葉輪及蝸殼造型。CFturbo具備與多種CAD與CAE軟件的直接接口，從而確保CFturbo設(shè)計生成的幾何造型能夠便捷地導(dǎo)入各種軟件進行模型修改、性能校核、優(yōu)化設(shè)計、性能分析等相關(guān)工作。除了IGES，STEP，DXF以及ASCII文本等中間格式外，CFturbo還具備與多種CAD/CAE/CFD大型軟件的直接接口。例如，CFturbo與專業(yè)的泵、閥仿真軟件PumpLinx即可實現(xiàn)完美集成，從而深層次發(fā)揮各自的效能。3.2利用CFturbo設(shè)計離心壓縮機葉輪根據(jù)第二章的設(shè)計計算結(jié)果，利用CFturbo軟件校核前一章計算結(jié)果，并設(shè)計三維模型，為后兩章的氣動仿真與三維結(jié)構(gòu)繪制做準(zhǔn)備。主要步驟如下：（1）輸入初始設(shè)計參數(shù)，生成葉輪主要性能參數(shù)。圖3-1離心壓縮機全局設(shè)計（2）根據(jù)計算數(shù)據(jù)，設(shè)計子午面流道。圖3-2離心壓縮機葉輪主要尺寸下表是計算出的中間子午面各項參數(shù)：表3-1Cfturbo計算的離心式葉輪各項參數(shù)英文項目中文符號數(shù)據(jù)單位Meridionalflowcoefficient子午面流量系數(shù)ψm0.329Flowcoefficient流量系數(shù)ψt0.130Workcoefficient工作系數(shù)ψ1.407Diametercoefficient直徑系數(shù)δ3.025Outlethubdiameter出口輪轂直徑dH2125mmOutlettipdiameter出口端直徑dS2125mmPeripheralspeedatoutlet出口氣流圓周速度u2261.8m/sInletdensity進口氣體密度ρS1.1637kg/m3Inletpressure進口氣體壓力pS96620PaInlettemperature進口氣體溫度TS289.19KInletmer.velocity進口氣流子午速度cmS89.2m/sInletcirc.velocity進口氣流圓周速度cuS0m/sInletrel.velocityatdS進口氣流相對速度wS197.2m/sInletperipheralspeedatdS進口氣流在dS處的牽連速度uS175.9m/sInletMachnumber(cS)進口馬赫數(shù)McS0.26EyeMachnumber(wS)喉道馬赫數(shù)MwS0.58Inletrel.flowangle進口絕對氣流角βS36.753Tangentialforcecoefficient切向力系數(shù)ct4.817Outletwidthratio出口寬度比b2/d20.080Reaction反動度r0.58Diameterratio直徑比dS/d20.67Outletdendity出口氣體密度ρ21.4833kg/m3續(xù)表3-1英文項目中文符號數(shù)據(jù)單位Outletpressure出口氣體壓力p21.391E5PaOutlettotalpressure出口氣體總壓力pt21.7225E5PaOutlettemperature出口氣體溫度T2326.62KOutlettotaltemperature出口氣體總溫度Tt2347.2KOutletmer.velocity出口氣流子午速度cm286.1m/sOutletcirc.velocity出口氣流圓周速度cu2184.2m/sOutletrel.velocity出口氣流相對速度w2115.9m/sOutletperipheralspeed出口氣流牽連速度u2261.8m/sOutletMachnumber(c2)出口馬赫數(shù)Mc20.56MachineMachnumbure(u2)機械馬赫數(shù)Mu20.76（3）根據(jù)計算數(shù)據(jù)，設(shè)計葉片各項參數(shù)，如葉片數(shù)量、安裝角、速度三角形等。圖3-3葉片性能參數(shù)（4）設(shè)計葉片前緣與尾緣，通過主視圖觀察葉輪設(shè)計是否合理。圖3-4葉輪主視圖（5）生成葉輪三維圖。圖3-5葉輪三維結(jié)構(gòu)至此，完成了CFturbo設(shè)計的離心壓縮機葉輪結(jié)構(gòu)。3.3本章小結(jié)本章首先概述了Cfturbo這款葉輪設(shè)計軟件，然后詳細介紹了如何將自己設(shè)計計算的離心壓縮機與CFturbo軟件結(jié)合起來，并將第二章中計算出來的離心壓縮機各項參數(shù)輸入到軟件中，檢查設(shè)計的準(zhǔn)確性。

第四章基于Numeca軟件的氣動仿真與性能預(yù)測4.1Numeca軟件介紹NUMECA軟件是CFD應(yīng)用軟件中的后起之秀，這個軟件的前身是布魯塞爾自由大學(xué)與瑞典航空研究所共同為歐洲空間發(fā)展中心(ESA)開發(fā)的航天飛行器計算軟件“EURANUS”，后來發(fā)展為通用性的商業(yè)化軟件，才開始推向市場。由于它的前身是計算高速流動的專業(yè)級軟件，從而軟件的核心部分一離散格式與解法，以及跟求解密切相關(guān)的多層網(wǎng)格等方面的質(zhì)量很高。該軟件的主體部分是在90年代初編制的，這些技術(shù)體現(xiàn)了當(dāng)時CFD的最高水平。NUMECA后來重點發(fā)展其葉輪機械流動計算模塊，由于其高速流動計算的性能很強，從而對于包含跨、超音速區(qū)的高速壓縮機、汽輪機等的模擬具有明顯優(yōu)勢。網(wǎng)格生成器包括IGG和AUTOGRID，其中IGG可生成任何幾何形狀的結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。采用準(zhǔn)自動的塊化技術(shù)和模板技術(shù)。生成網(wǎng)格的速度及質(zhì)量均遠高于其它軟件。AUTOGRID可自動生成任何葉輪機械（包括任何軸流、混流、離心機械，可帶有頂部、根部間隙，可帶有分流葉片等）的I形，H形和HOH形網(wǎng)格。該軟件已經(jīng)被國際工業(yè)部門認為是目前用于葉輪機械速度最快、最方便及網(wǎng)格質(zhì)量最好的網(wǎng)格生成軟件[20]。4.2離心壓縮機葉輪的氣動仿真4.2.1葉輪子午流道面氣動參數(shù)分布圖4-1至圖4-4分別給出了動葉子午流道內(nèi)的速度矢量、總壓、靜壓及相對馬赫數(shù)分布狀況，從圖中可以看出，葉片進口壓力較低，隨著氣流流進葉片后，在轉(zhuǎn)折段后部的葉根處產(chǎn)生了一個低壓區(qū)域，以此低壓區(qū)域為中心，工質(zhì)的總壓沿葉高大致呈現(xiàn)均勻的層狀分布狀態(tài)。在葉輪的進口段靜壓的分布趨勢大致與總壓分布相似，靜壓力的低壓區(qū)較總壓的低壓區(qū)有所前移，在轉(zhuǎn)折段工質(zhì)的靜壓力并沒有隨低壓區(qū)向葉片根部呈現(xiàn)均勻的層狀分布，而是較大范圍的梯度很小的均勻分布狀態(tài)。子午流道內(nèi)的相對馬赫數(shù)分布趨勢也呈現(xiàn)層狀分布。圖4-1子午面流道的速度矢量圖圖4-2子午面流道的總壓分布圖圖4-3子午面流道的靜壓分布圖圖4-4子午面流道的相對馬赫數(shù)分布圖4.2.2流動分析本節(jié)將就工作輪部分內(nèi)部流動進行比較分析。來看吸力面和壓力面的靜壓分布，如圖4-5至圖4-8所示。從圖4-5至圖4-8可以看到，靜壓等值線分布比較理想，沒有回流和漩渦的存在，且等壓線梯度方向比較理想，等壓線分布比較均勻。分流葉片壓力面的靜壓分布相對要均勻，壓力梯度更流暢；出口沒有明顯的渦流區(qū)出現(xiàn)。圖4-5工作輪主葉片壓力面靜壓分布圖4-6工作輪分流葉片壓力面靜壓分布圖4-7工作輪主葉片吸力面靜壓分布圖4-8工作輪分流葉片吸力面靜壓分布4.2.3葉輪B2B截面馬赫數(shù)分布圖4-9至圖4-11顯示的是葉輪不同葉高處的馬赫數(shù)分布，在不同葉高處，葉片前沿均出現(xiàn)較大的馬赫數(shù)集中區(qū)域，說明有渦流存在。在10%葉高處，馬赫數(shù)分布最為不均勻，特別是在吸力面上存在明顯的低速區(qū)。在50%和90%葉高處，葉輪的進口段吸力面?zhèn)葲]有明顯的低速區(qū)域，能量損失較小。除進口處馬赫數(shù)較小以外，流場內(nèi)部大部分區(qū)域的馬赫數(shù)在0.5以內(nèi)，隨著葉高的上升，流場內(nèi)的馬赫數(shù)分布越來越均勻，流動的低速區(qū)域越來越小，流動損失也相對較小。圖4-9葉輪10%葉高處馬赫數(shù)分布圖4-10葉輪50%葉高處馬赫數(shù)分布圖4-11葉輪90%葉高處馬赫數(shù)分布4.2.4葉輪B2B截面總壓分布圖4-12至圖4-14是葉輪不同葉高處B2B截面的總壓分布圖?？梢钥闯觯煌~高處的總壓基本相同。圖4-12葉輪90%葉高處的總壓分布圖4-13葉輪50%葉高處的總壓分布圖4-14葉輪10%葉高處的總壓分布4.2.5葉輪B2B截面速度矢量圖攻角損失是導(dǎo)致渦輪運行尤其是非工況運行時效率下降的主要原因，由下面不同葉高處的速度分布圖可以看出，氣流攻角在10%葉高處最大，并隨葉高的降低逐漸增加，損失也相對減??；隨葉高的降低，不同截面內(nèi)氣流的分布也更加均勻。從圖4-15、圖4-16、圖4-17中可以看出，葉頂和葉根處的葉片長度不同，其中弧線曲率也相應(yīng)不同，葉片內(nèi)部的速度分布與其攻角及中弧線曲率關(guān)系密切，較小的中弧線曲率有助于葉輪通道內(nèi)部氣流的速度分布更加均勻，減小能量損失。圖4-1590%葉高處的矢量圖圖4-1650%葉高處的矢量圖圖4-1710%葉高處的矢量圖綜合圖4-15至圖4-17進行對比分析發(fā)現(xiàn)，在葉片頂部，由于曲率過大，導(dǎo)致氣流與葉片分離嚴重，產(chǎn)生較大的回流區(qū)，增大二次流損失，影響氣流的分布并降低了葉輪的做功能力；而在葉片的根部，由于曲率過小，導(dǎo)致氣流流向葉片的吸力面，降低葉片的做功能力。所以，回流區(qū)產(chǎn)生與葉片攻角過大有直接關(guān)系，攻角損失是導(dǎo)致渦輪運行尤其是非工況運行時效率下降的主要原因。4.3本章小結(jié)本章通過對Numeca中葉輪部分的后處理結(jié)果分析，對葉輪內(nèi)部的流動情況有了大致的了解。得出以下結(jié)論：對于離心葉輪，葉輪中弧線曲率、攻角是影響其性能的重要參數(shù)。當(dāng)葉輪中弧線曲率過大時，會在倒流段前部靠近吸力面?zhèn)犬a(chǎn)生回流，降低級性能；而當(dāng)葉輪中弧線曲率過小流道中又有較大的回流區(qū)時，會導(dǎo)致葉片后部氣流流向吸力面?zhèn)?，降低透平的做功能力?/p>

第五章動壓氣浮曝氣風(fēng)機整機結(jié)構(gòu)設(shè)計與三維造型5.1SolidWorks、UG軟件三維繪圖軟件介紹SolidWorks是由美國SolidWorks公司推出的功能強大的三維機械設(shè)計軟件系統(tǒng)，自1995年問世以來，以其優(yōu)異的性能、易用性和創(chuàng)新性，極大地提高了機械工程師的設(shè)計效率，在與同類軟件的激烈競爭中已經(jīng)確立其市場地位，成為三維機械設(shè)計軟件的標(biāo)準(zhǔn)。SolidWorks主要有草圖繪制、零件設(shè)計、裝配模塊、工程圖模塊、鈑金設(shè)計、模具設(shè)計、運動仿真等。本次設(shè)計主要用到零件設(shè)計、裝配模塊、運動仿真的三個模塊。UGNX是美國UnigraphicsSolutions公司推出的集CAD/CAM/CAE于一體的三維參數(shù)化設(shè)計軟件，在汽車、交通、航空航天、日用消費品、通用機械及電子工業(yè)等工程設(shè)計領(lǐng)域得到了大規(guī)模的應(yīng)用。UGNX10.0是NX系列的最新版本，在原有基礎(chǔ)上做了大量的改進。本次設(shè)計UG作為三維輔助繪圖軟件，主要用到曲面命令。5.2離心壓縮機葉輪繪制（1）首先從CFturbo軟件里輸