1 前言

轴流风机在家电行业中主要用于散热，尤其在间冷式冰箱中，其蒸发室是由轴流风机和翅片管蒸发器组成的矩形流道，利用强制对流换热使冰箱达到理想制冷效果。其中轴流风机的不同叶顶间隙和导流罩的进出口端面与风机轮毂的进出口端面的相对位置会对风机流场特性产生重要影响。导流罩不同安装位置对风机出入口的流动情况产生重要影响，进而改变风机的效率和流量等参数，同时会造成流动损失。因此，研究不同叶顶间隙和导流罩的进出口端面与风机轮毂的进出口端面的相对位置下的轴流风机流场特性对改善风机性能具有重要意义。

目前国内外学者对不同叶顶间隙和导流罩安装位置下轴流风机在不同工况的流场特性进行了相关的研究，芮宏斌等通过试验和模拟结合的手段，研究了压力和转速对间隙内泄漏量影响及泄漏流动机理［1］；丁学亮等通过模拟研究了叶顶切割和轮毂加粗对轴流风机性能和流场分布的影响［2］；G Y Jin等用热线技术研究了周向弯曲叶片对风机流场特性和气动性能的影响，发现周向前弯叶片的风机性能较好［3～5］；褚双磊等通过对轴流风机的5种轴流叶轮进行气动性能试验，研究了叶片角度和叶片数对其性能参数的影响［6］；谷慧芳等通过改变风机性能参数，数值模拟了轴流风机内部流动特征［7］；竺晓程等采用PIV和PDA对比分析得到了3个叶顶间隙高度的3个不同周向平面上的速度，研究了叶顶泄漏涡涡心的轨迹和涡旋结构，同时将原模型和试验结果进行对比得到涡心的运行轨迹和原模型推出的估算公式的计算结果相接近［8］；C M Jang等研究了轴流风机的叶顶区域的泄漏流动特性［9］；王军等数值分析了不同径向间隙内的区域流动，结果证实了泄漏涡的存在，同时给出了风机的流量和全压与间隙的关系［8］；B Yang等研究了3种周向前弯叶片的径向扭曲入射流对风机性能的影响，验证了周向前弯叶片的性能较优［10］。

本文主要研究冰箱蒸发室内轴流风机的不同叶顶间隙和导流罩的进出口端面与风机轮毂的进出口端面的相对位置下的轴流风机内部和出口流场特性，以提高风机的出口流量、效率和全压降等参数，同时为选取更优的轴流风机和导流罩的组合结构提供指导。

中华民族拥有上千年的文化历史，流传至今的文化精髓对于人们的价值观以及人生观都具有积极的影响，因此，新时期小学语文教师在实际展开教学活动的过程中，应充分发挥学科优势，在全面了解小学生认知能力以及语文基础能力等角度出发，采取有效措施高效展开传统文化素养的培养，只有这样才能够为促进我国小学生综合素质的全面发展奠定良好基础。

2 结构模型

矩形流道、轴流风机和换热器的几何模型如图1所示。研究对象为轴流风机的顶部间隙大小和导流罩的进出口端面与风机轮毂的进出口端面的相对位置，其中矩形流道长度为434 mm，宽度为84 mm，高度为424 mm，长宽比为5.4，轴流风机中心距离蒸发器顶部75 mm，叶顶间隙为4 mm，其中风机的设计参数为：叶片外径120 mm，轮毂直径39 mm，叶片数为4。

其实文凭不过是一张火车票。研究生是软卧，本科是硬卧，专科的硬座，民办的站票，成教的在厕所挤着。火车到站，都下车找工作，才发现老板并不太关心你是怎么来的，只关心你会干什么。——最火微博

从图可见各种不同间隙条件下，叶顶尾缘近吸力面附近出现二次流，叶顶间隙泄漏流与主流发生卷吸形成二次流，二次流是叠加于主流之上的流动，是平行于边界的偏移。图2中切向速度最大处即为二次流存在的位置，当间隙为2 mm时，在叶片尾缘存在二次流，二次流的强度和影响范围较小；当间隙从2 mm增加到10 mm时，二次流强度大幅度增加，故省去了4～8 mm叶顶间隙下轴面内切向速度分布，同时说明叶顶间隙泄漏流的强度也在增加，并且逐渐向吸力面方向流动。

  

图1 几何模型

3 结果分析

3.1 数值计算方法

风机和导流罩的相对位置用风机出口轮毂端面距导流罩出口端面距离表示，当距离为0，10，12.5，20 mm时，分别表示前面位置、初始位置、中间位置和后面位置。图7为流量、全压和效率随风机出口轮毂端面距导流罩出口端面距离的变化趋势。由图可知，当距离从0增加到20 mm时，风机的流量、全压和效率一直下降，开始下降较平缓，之后下降幅度增大；当距离为0 mm时，全压最大为5.064 Pa，可能是因为风机位置处于前面位置时，大部分气流直接沿着叶面方向流动，导致风机出口全压较大；其中距离为0 mm的效率最高为15.37%，距离为20 mm的效率最低为9.86%，可以推测出若风机的相对位置继续向前移动，即距离继续增大时，效率可能会继续降低。

3.2 流场分析

3.2.1 叶顶间隙对风机内部流场影响

图2为2 mm和10 mm叶顶间隙下轴面内切向速度分布。

  

图2 2 mm和10 mm叶顶间隙下轴面内切向速度分布

若为山村、远方工厂供电的配电线路，其负荷均分布在线路末端，则电压调节效果则与串联电容器位置无关，串补装置的最佳安装位置为线路最末端紧靠首个负荷的电源侧，此时串联电容器承受的故障应力最小，调压效果最佳。若配电线路全线均分布有负荷，为使得沿线电压均在合格范围，或者尽可能接近电压合格范围，则可以选择负荷最大时电压差为全线压降1/2左右的线路位置。当线路较长，使用一个串补装置不能达到预期的调压结果时，可以选择多处安装串补装置，并结合经济性评估，确定最优的串补方案。

二次流流层的厚度δ1为：

 

式中 v ——空气的运动黏性系数

从2006年提出培养“新型职业农民”，到2012年“大力培育新型职业农民”，再到2017年“全面建立职业农民制度以及实施新型职业农民培育工程”，党中央、国务院历来高度关注农民的培育与发展问题。“农民”问题作为“三农”领域的核心问题，关系着党和国家的发展全局。习近平总书记明确指出：“农村经济社会发展，说到底，关键在人。”加强新型职业农民“双创”教育，提升新型职业农民“双创”能力作为培育新型职业农民的重要环节，对于促进农民职业化发展、提升农业生产竞争力、推动产业升级及建设社会主义新农村，助力乡村振兴具有重要的现实意义。

r ——圆底的半径

画面上的四个人，围绕《腐败案例选》一书，各自说了句读后感：“太气人了！”“技巧一般！”“又学了几招！”“这么不小心！”可以说，除第一句之外，都是负面货色，或曰消极感言。此画是现实生活的真切反映，看得清，抓得准，有较强的讽刺性、针对性和启迪意义。

 

气流在压差作用下通过间隙，在叶顶压力面处出现叶顶分离涡，该涡流位于叶片中前部，故又可称为前缘分离涡。图4为2 mm和10 mm叶顶间隙下周向平面内压力和流线图，流线图所示的涡流为叶顶分离涡远离压力面，移动至风机出口下游某位置处，同时涡流所在的位置处压力较低，当间隙为2 mm时，分离涡的强度和影响范围较小；随着叶顶间隙的增大，叶顶分离涡的强度和范围逐渐增大，故省去了4～8 mm叶顶间隙下周向平面内压力和流线图，同时验证了图2和3关于二次流和叶尖涡的正确性。

文献增长规律的研究，一般以文献累积数据为依据[1]，根据美国科学史学家普赖斯所涉及的理论[2]，我们将创业研究近60年发表的文献各年分布和累积情况绘制如图1所示。由图可见，近60年创业研究发文呈一条平滑的上扬曲线，与指数增长规律高度吻合，拟合方程为y = 6.749e0.116x，说明创业研究还处于知识积累阶段。普赖斯按文献量增长变化情况将科学文献增长划分为四个阶段判断，创业研究发文目前正处于发展时期。

w ——空气的旋转角速度

旋转面函数： h = f（r）

泄漏流与主流的卷吸导致气流由外向内流动，和轴向主流作用形成叶尖涡；图3为2 mm和10 mm叶顶间隙下周向平面内速度矢量和流线，由速度矢量分布可知气流流动的方向，在吸力面附近形成涡流，同时流线图也显示了涡流的存在，该涡流就是叶尖涡，随着叶顶间隙的增加，叶尖涡的强度和影响范围逐渐增大，故省去了4～8 mm叶顶间隙下周面内速度矢量和流线图，同时验证了图2关于二次流的正确性，该涡分布在叶顶吸力面处，说明此处的涡量较大，流动复杂而紊乱，流动损失也较大。

  

图3 2 mm和10 mm叶顶间隙下周面内速度矢量和流线分布

式中 h ——二次流流场沿垂直方向的高度

  

图4 2 mm和10 mm叶顶间隙下周面内压力和流线分布

3.2.2 导流罩的位置对风机内部流场影响 图5为不同相对位置下子午面内速度矢量和流线，风机和导流罩的相对位置用前面位置、中间的位置和后面位置表达，而中间的位置又分为初始位置和中间位置，同时相对位置又可以用风机出口轮毂端面距导流罩出口端面距离表示，当距离为 0，10，12.5，20 mm 时，分别表示前面位置、初始位置、中间位置和后面位置；从图中看出，随着相对位置的变化，风机附近的涡流变化较大，叶根处速度较小。从流线图看出，靠近电机盒和支架侧以及风机侧存在涡流现象。在轴流风机进口前端，由于存在电机盒及支架的阻挡使气流流动紊乱，当相对位置为后面位置时，在电机盒的右侧出现涡流，主要因为风机向前移动使得电机盒一同移动而导致其右侧产生了一定的空间所致，而其余相对位置只是在风机入口的轮毂面侧产生了涡流；当相对位置为前面和后面位置时，在风机叶片叶顶处存在明显的涡流，说明此处流动较为复杂，紊乱无规律，而初始和中间位置处的涡流不明显，强度较弱，其中中间位置的涡流离开风机叶顶，向下游发展；当相对位置从前面位置向前移动到中间位置时，在风机出口的轮毂面上出现涡流，而且中间位置处出现了2个涡流，说明此位置的风机出口的轮毂面上流动相对最紊乱；当相对位置为前面位置时，风机出口的下侧有涡流产生。涡的存在阻碍流体流动，使风机运行阻力增大。此外随着相对位置继续向前移动，涡流的分布可能会呈逐渐减弱的趋势。

  

图5 不同相对位置下子午面内速度矢量和流线分布

图6为不同相对位置下入口湍流度随距流道入口距离的变化，由图可知，随着距流道入口距离的增加，湍流度先小幅度下降，接着大幅度上升，上升的原因主要是电机盒和风机的存在导致流动紊乱，同时产生了涡流，导致湍流度较大；在距离为0到0.1 m，相对位置为后面位置时，湍流度最低；在距离为0.1到0.25 m，相对位置为初始位置时，湍流度最低，说明此处位置的入口流动情况较好，改善了风机进口气流流动的无规律性。总的来说，当相对位置为初始位置时入口流动情况相对较好。

为了解小学生加法口算速度在各年级的增长幅度大小，采用相邻年级时间的递减率来进行表示和分析．其中递减率=（高一年级的口算平均时间/低一年级的口算平均时间-1）×100%，结果如表3所示．

  

图6 不同相对位置下入口湍流度随距流道入口距离的变化

3.3 轴流风机的气动性能分析

3.3.1 不同叶顶间隙下风机性能分析

表1为不同叶顶间隙下风机的流量、全压和效率。由表可知，当叶顶间隙增大时，全压、流量和效率减小；当叶顶间隙为2 mm时，全压、效率和流量相对最高分别为5.1 Pa、15%和108 m3/h；当叶顶间隙为10mm时，全压、效率和流量相对最低分别为3.2 Pa、8%和72 m3/h；可以推测出，若叶顶间隙继续增大，出口流量、全压和效率会继续减小。

 

表1 不同叶顶间隙下风机的流量、全压和效率

  

3.3.2 不同导流罩的位置下风机性能分析

为模拟轴流风机在不同叶顶间隙和导流罩的进出口端面与风机轮毂的进出口端面的相对位置条件下风机的内部流场，采用四面体网格划分风机和导流罩部分，采用六面体网格划分蒸发器部分和风机出口区域，进口边界设置在垂直于出口流动方向，出口边界设置在下游距风机出口1800 mm处。流场模型采用稳态计算方法，采用标准k-ε模型进行湍流模拟，进出口边界条件采用压力进出口边界条件，采用SIMPLE算法进行压力速度耦合，采用一阶迎风格式求解三维控制方程，迭代次数为1000次，求解过程中残差达到10-3量级，且进出口的流量差小于0.1%认为收敛。

  

图7 流量、全压和效率与风机出口轮毂端面距导流罩出口端面距离的曲线比较

3.4 轴流风机的气动性能试验验证

依据 GB/T1236-2000［12］标准分别测试了轴流风机的不同叶顶间隙以及不同的导流罩和风机的相对位置在风机额定转速（2076 r/min）工况下的静压-流量曲线和效率-流量曲线，以研究不同的导流罩结构和位置下风机的气动性能。

3.4.1 不同叶顶间隙下风机气动性能分析

图8为不同叶顶间隙下风机效率与流量的关系曲线。

  

图8 不同叶顶间隙下风机效率与流量的关系曲线

由图可知，对于相同流量的条件下，随着叶顶间隙的增大，风机效率总体均有所下降，尤其当流量较大时，下降更为明显；在同一叶顶间隙下，随着流量的增大，效率总体上升；同时对于同一效率，当叶顶间隙减小时，流量也减小；当流量的变化范围较大时，对于每个叶顶间隙下效率的变化幅度也较大，在流量相对最大时，叶顶间隙为2 mm时，效率相对最大为40.75%，当叶顶间隙为10 mm时，效率相对最小为23.85%。所以由试验结果可得出，当叶顶间隙为2 mm时，风机效率相对最高，风机的气动性能有很大的提升，同时验证了数值模拟的正确性。

整个二次流流场的厚度δ可表达为：

3.4.2 不同导流罩的位置下风机气动性能分析

图9为不同导流罩的进出口端面与风机轮毂进出口端面的相对位置下风机出口静压、效率与流量的关系。

众所周知，航空摄影测量经过多年的发展，依然受限过于昂贵的经济成本、变化多样的天气情况等因素，无法被广泛运用到低空地形图的测绘工作当中。得益于无人机技术日益成熟，无人机航空摄影测量技术在地形图测绘工作中的应用具有一定的可行性。凭借该项技术较高效率、较低的经济成本及易于操控等众多方面的优势，可以达到良好的地形图测绘效果。鉴于此，深入探究与分析无人机技术在地形图测绘中的应用进展显得十分必要，具有重要的研究意义和实践价值。

  

图9 不同导流罩的进出口端面与风机轮毂的进出口端面的相对位置下风机出口静压、效率与流量的关系曲线

由图可知，在相同的流量下，随着导流罩与轴流风机的位置向前移动，风机出口静压和效率总体均降低，尤其在流量较大时，下降更为显著。主要由于相对位置的向前移动导致大部分气流向着叶面方向流动，气流受到的阻力作用增大，故出口静压下降，效率降低；在同一相对位置下，随着流量的增大，出口静压整体下降，而效率整体上升，这是因为流量增大导致向着叶面方向流动的气流增强，故阻力增加，出口静压降低，而静压的降低程度小于流量的增加程度，所以效率增大；同时在相同的出口静压下，位置越向前移动流量越小，原因是相对位置的向前移动导致气流向着叶面移动的作用增强，阻力增大，故流量减小；不同相对位置下出口静压和效率的变化幅度较大，对于出口静压的最小点处，相对位置为前面位置的静压比相对位置为后面位置的静压增大了约6Pa；对于效率的最大点处，相对位置为前面位置的效率比相对位置为后面位置的效率增大了约6%。由试验结果可得出，当相对位置为前面位置时，风机的出口静压和效率在这些工况下相对最大，风机的气动性能有很大的提升，同时验证了数值模拟的正确性。

4 结论

（1）风机流场叶顶间隙的轴面内切向速度分布和周向平面内压力与流线图表明，当叶顶间隙为2 mm时较好，此时二次流、叶尖涡和叶顶分离涡的强度均较小，造成的气动损失较小。

今年下半年，松江区对157家重点工业用能单位和10家重点非工用能单位开展能源审计工作。截至目前，上述单位已全部完成能源审计工作，并形成能源审计报告。

（2）由相对位置的速度矢量和流线可知，风机附近的涡流较大且复杂，说明该处流动紊乱无规律，流动状态较差，若相对位置继续向前移动，涡流分布可能会有所减弱，流动情况可能会变好。

（3）由不同相对位置下入口湍流度的分布可知，当相对位置为一般位置时，涡流分布相对较少，湍流度相对较低，流动状态较优。

（4）由轴流风机的气动性能分析可得，当叶顶间隙为2 mm时，轴流风机的出口流量和全压相对最大，气动损失相对最小，同时效率相对最高；而且前面位置的效率、流量和全压相对最大。

（5）通过轴流风机的气动性能试验可得到，当叶顶间隙为2 mm时，风机的效率相对最大；同时相对位置为前面位置时，出口静压和效率相对最大。

参考文献

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