离心风机的轴向力问题

Jomth2002

如图所示，如果中心轮毂是封闭的面，而不是像这样的几个支架的话，风机应该受到向上的轴向力；
而对于这种风机，在实际运行过程中，发现风机向下移动，谁能帮我解释一下该风机在运行过程中所
0 j' S  Y# h3 w- p/ D受的轴向力应该是怎样的，而现在出现向下移动又是为什么？谢谢了!
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. e- B* o; R9 [/ M: h1 c- ][ 本帖最后由 Jomth2002 于 2009-10-21 15:21 编辑 ]

gaoyns

像楼主给出的这种风机的叶轮，叶片是直弯形，后面无辐板而是靠13根筋板支撑，产生的轴向力很小，竖直放置时还不及叶轮自重产生的向下的轴向力大，所以在较大的自重力的作用下，风机是受向下的力。
! R$ i6 f# h1 @" }: h" I, {如果叶片是斜向的或是旋浆式叶片，那就会产生较大的轴向力。若叶片后面有轮盘，轮盘后面就会与出口压力相同，也产生向上的轴向力，这时向上的轴向力就会大于叶轮的自重力，叶轮就有向上移动的驱势，但有止推轴承和轴头螺母，叶轮也不会移动。

welkinlyu

这种叶片的结构本身产生的轴向力应该不大，但是在运行过程中，中间的轮毂是筋，而不是封闭的面，所以会造成双向进风，风量的不平衡可能会导致轴向的力

Jomth2002

谢谢各位，我会做些试验来验证一下的，非常感谢！

wssmjf

这种离心分机是不是用在柜机空调上的，它的安装一般是垂直于轴的

Jomth2002

主要是用在汽车空调上，我现在用Fluent软件算了几个例子，但结果好像与实际情况不符，我会整理一下后贴上来，希望大家可以就此帮我更正，谢谢了！

Jomth2002

这是我在学校模拟的数据，风机中间轮毂不是支架，而是一个封闭的面，风机叶片为圆弧前向直叶片。
* Z0 T' X- }  S$ o: Y按照理论风机所受轴向力应该是指向进口，但是模拟后的数据显示，轴向力与理论相反。
从下面的几幅图也可以看出，轮毂下面的压力在最初的时候压力很高，但稳定后轮毂下面的压力反而比轮毂上面的压力值小。
/ R; k* n, a: S' J我不知道是我计算的出现了问题，还是说是由于采用前向叶轮或者流道的原因，实际就可能出现这种情况。

acidophilus

哇,,厉害..我现在还没有到这个水平啊.惭愧..

tigerdak

我觉得软件的计算是对的，因为有轮毂上几根骨架，它们也起叶片的作用，带动空气旋转而在下面产生负压。但是由于骨架旋转而阻碍了进口来的空气进入下面的空间，导致这一区域的压力更低。
* a( s3 \3 o1 t+ h我上周算过一个类似的风机，方便的话你可以把模型发上来，我把计算以后的结果发给你印证一下。

huanking

楼主为什么要说“风机应该受到向上的轴向力”呢？我认为按照你的安装方法，不论风机轮毂什么结构都应该受到向下的轴向力。风机从轴向吸入空气，进气口压力低于大气压，风机必然会受到一个与进气气流相反的力的作用来平衡压差。

Jomth2002

谢谢大家的讨论！
首先，我想解释一下“风机应该受到向上的轴向力”。按照理论（李庆宜的《通风机》P208，商景泰的《通风机实用技术手册》P224），当风机稳定后，轮毂下面的压力都应该近似等于叶轮出口的压力，虽然我这个叶轮的情况可能有点特殊，轮毂下面的面积较大，但是由于和叶轮出口相通，我认为轮毂下面的压力值也应该是较大的；而轮毂上面的气体，由于全压为零，因此，Pst=-Pd=-0.5*ρ*c^2，因此我得出的结论是风机应该受到向上的轴向力。同时，李庆宜老师指出，其轴向力方向指向气体进口处，为轴承所负担而平衡。
叶轮所受到的力：
4 q( p: Z& @7 S! g% C" |1）由于叶轮上下表面静压差所受的轴向力；
7 `% g; Q% w7 F, @$ }, ^) I2）气流对叶轮的冲击作用；
3）自重。
这些力靠轴承来平衡。
$ j  d' ^4 N- ~8 j! _8 }4 T现在我所接触的两种不同离心风机中，出现了向上移动和向下移动的两种情况！
所以我现在也迷糊了。
! E1 w3 o! t6 |1 z0 ^我现在有个想法不知道对不对，轮毂的形状对轴向力有很大的影响。就像上面贴图中的轮毂，如tigerdak所说，由于骨架旋转而阻碍了进口来的空气进入下面的空间，导致这一区域的压力更低；而如果轮毂不是凸台，而是一个平面，那么下面空间的气流可能会受到出口气流压力的影响，从而使得叶轮所受的轴向力就可能是向上的。
以后我会把相应的问题和我所认为的答案和大家一起探讨！
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[ 本帖最后由 Jomth2002 于 2009-11-3 09:51 编辑 ]

huanking

Jomth2002:
按照Pst=-Pd=-0.5*ρ*c^2，应该说风机的轮毂、叶轮、主轴，受到向上的轴向力F1，不表示风机整体受到向上的轴向力，同时风机还受到向下的力F2，这个力是用来平衡进气口压差的，F2-F1>0。
你说的向上移动和向下移动的两种情况的主体是不是都是风机主轴呢？还是一个是风机主轴，一个是风机整体？

Jomth2002

如最上面的叶轮图，该叶轮与轴采用过盈配合，在运行过程中，该叶轮相对于轴出现向下移动，而还有些其它的离心叶轮（型号不同）出现向上移动。huanking所说的风机还受到向下的力F2，这个力是用来平衡进气口压差的，这个力F2指的是什么，是由什么产生的，我不太明白？

huanking

进气口的静压是低于大气压的

Jomth2002

对，进气口的气流与大气相通，并且没有任何东西对其做功，因此Pt=Pst+Pd=0,Pst=-Pd=-0.5*ρ*c^2。
而模拟的结果正如tigerdak所说的，骨架旋转而阻碍了进口来的空气进入下面的空间，导致这一区域的压力更低，
8 Q, E! ?+ A3 Y4 c我觉得这也非常的有道理。

rs7cai

学习了
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正在琢磨类似的问题

450665417

我是个来凑热闹的，刚刚我看了一下离心风机的工作原理，利用风轮的转动，来提高空气的动能，最后将空气甩出。不知道会不会只这样的情况引起了轴向力的变化：当轮毂为实体的时候，轮毂下面的空气不受风机叶片机械能的影响，所以此时轮毂下面的空气压力在风轮工作的时候不产生变化，基本上处于一个封闭的状态，这时进气口对轴产生了向下的轴向力；当轮毂为筋状时，轮毂下面的空气受到了轮毂形状的影响，这时的受力情况应该是下面的压力大于上面所受到的轴向力。。