通风机性能参数相似设计计算

摘要：介绍了通风机完全相似条件，主要性能参数、关系方程和无因次参数方程及性能参数的相似设计计算公式，最后指出了计算公式的主要来源。
关键词：通风机 相似理论 设计计算
文章编号：1006-8155（2007）03-0000-00
Design Calculation of Performance Parameters Similarity of Fan
Abstract: The absolute similarity condition ,main performance parameters, relation equation ， dimensionless parameters equation, and formula of similarity design calculation of performance parameters for fan are introduced, at last, pointed out the main source of calculation formula.
Key Words: Fan Similarity theory Design calculation

０  引言

　　笔者以相似理论为基础，推出一套简单明了且能快捷运算的通风机性能参数相似设计计算公式。满足完全相似的通风机数量很多，为简单明了起见，仅以保持相似的模型与实物二者进行讨论。模型参数是用上标为“ ˊ ”的英文字母表示；而实物参数则用没有上标的英文字母表示。考虑到有的读者对因次分析不太熟悉，文中对无因次化说明较细。

１  通风机性能参数完全相似
　　 通风机性能参数完全相似有 3 个条件：
　　（1）流道几何系统相似，简称几何相似，即对应几何尺寸成比例、对应角相等、叶片数目相等、对应面积成比例、对应容积成比例，即

（3）动力相似
　　 通常作用于气体的外力有压力、重力、粘性力。对通风机内流动气体而言，压力对气体流动起决定性作用，重力几乎不起作用，而粘性力可以起作用，也可以不起作用。当通风机尺寸很小或转速很低，而且气流的雷诺数也很小时，粘性力则对气流流动起重要作用。我国生产的绝大多数通风机内气体流动的雷诺数均较大，而且处于自动模型区域，此时模型与实物中气流的雷诺数虽然不同，但对二者中的气流流动没有影响，因此不考虑雷诺数的影响。这就是通风机无因次相似准数中见不到雷诺数的根本原因。在此种情况下，粘性力对通风机内气流流动就不起作用。

２  通风机基本性能参数及其关系方程

2.1 通风机基本性能参数
　　根据笔者的研究认为，具有代表性的基本性能参数有7个。现将7个基本性能参数的名称、符号、单位、因次等项一并列入表1中，其中m为质量的因次，也表示长度单位；l为长度因次；t为时间因次。

表1 基本性能参数

　　上述7个基本参数选择可能因人而异，这是可以的；但应选择能充分表示通风机性能的基本参数。

２.２  通风机基本性能参数之间的关系方程
　　 研究结果确定了基本性能参数之间的关系方程应为
　　　 P_i ， p_os ， ηi =f (n，D₂，Q ，ρ) 　　　　　　　　　　　　（9）
　　式（9）右端4个参数n ，D₂ ，Q ，ρ为单值量，数学语言叫自变量；式（9）左端3个参数P_i，p_os ，ηi为非单值量，在数学上叫函数或因变量。
　　 将法国科学院士别尔泰朗 1848 年创立的相似理论第一定理的表述应用到通风机性能相似上面时，可得出结论：满足完全相似的所有通风机性能参数之间关系均服从式（ 9 ），但彼此之间对应参数在数值上并不相等。

３　 通风机的无因次数及无因次方程

　　当讨论到通风机相似现象时，离不开其式（9）的无因次化，方法如下。
　 　根据相似理论第二定理或流体力学中的π定理的要求，结合通风机性能实际情况，选出3个基本参数D2，Q ，ρ ，这3个基本参数必须含有3个基本因次 m 、l 、t 。利用因次分析办法对式（9）中的各个参数无因次化。