轴流风机的工作原理

轴流风机的工作原理
流体沿轴向流入叶片通道，当叶轮在电机的驱动下旋转时，旋转的叶片给绕流流体一个沿轴向的推力（叶片中的流体绕流叶片时，根据流体力学原理，流体对叶片作用有一个升力，同时由作用力和反作用力相等的原理，叶片也作用给流体一个与升力大小相等方向相反的力，即推力），此叶片的推力对流体做功，使流体的能量增加并沿轴向排出。

叶片连续旋转即形成轴流式风机的连续工作。

假设一较长的圆柱体静止，气流自左向右作平行流动，不计气体的粘性（即气体流动的阻力），那么气体会均匀的分上下绕流圆柱体。

气流在圆柱体上的速度及压力分布完全对称，流体对柱体的总的作用力为0，如图4－2－1所示。

这种流动叫平流绕圆柱体流动。

若圆柱体作顺时针的旋转运动，则圆柱体周围的气体也一起旋转，产生环流运动。

这时圆柱体上、下速度及压力分布亦完全对称，流体对柱体的总的作用力为0，如图4－2－2所示，这种运动为环流运动。

图4－2－1平行绕圆柱体流动图4－2－2 环流运动图4－2－3 机翼的升力原理
若流体作平行运动，圆柱体作顺时针旋转，这两种流动叠加在一起是：圆柱体上部平流与环流方向一致，流速加快；圆柱体下部平流与环流方向相反，流速减慢。

根据能量方程原理，圆柱体上部与圆柱体下部的总能量相等，而圆柱体上部动能大，压力小，下部动能小，压力大。

于是流体对圆柱体产生一个自下而上的压力差，这个压差就是升力。

机翼上升力产生的原理与圆柱体上升力的原理相同。

如图4－2－3示。

机翼上有一个顺时针方向的环流运动，由于机翼向前运动，流体对于机翼来说是作平流运动。

机翼上部平流与环流叠加流速加快，压力降低，机翼下部平流与环流叠加流速减小，压力升高。

此时就产生一个升力P。

同时在流动过程中有流动阻力，机翼也受到阻力。

轴流风机的叶轮是由数个相同的机翼组成的一个环型叶栅，如图4－2－4所示。

若将叶轮以同一半径展开，如图4－2－5示，当叶轮旋转时，叶栅以速度u向前运动，气流相对于叶栅产生沿机翼表面的流动，机翼有一个升力P，而机翼对流体有一个反作用力R，R力可以分解为Rm和Ru，
力Rm使气体获得沿轴向流动的能量，力Ru使气体产生旋转运动，所以气流经过叶轮做功后，作绕轴的沿轴向运动。

图4－2－4 轴流风机的叶轮
图4－2－5 环形叶栅中机翼与流体相互作用力分析图。