原標題：網絡技術模擬下的四葉羅茨鼓風機非穩態流動
羅茨鼓風機屬容積式風機，是一種典型的氣體增壓與輸送機械產品，廣泛應用于石油、化工、紡織、食品、造紙、水產養殖、電鍍、建材、冶煉、礦山、電力等產業。
在化工、石油行業中，羅茨鼓風機為作業中的物理過程和化學過程提供反應氣體的作用，如氧化碳、氫氣、氧氣、二氧化碳、硫化氫、二氧化硫、甲烷、煤氣等。除此之外，羅茨鼓風機也屬于真空設備，用于粉體谷物顆粒輸送、集塵、力口工物吸著保持、濃縮空氣干燥、脫水等領域。
羅茨鼓風機主要有二葉和三葉風機二類，目前三葉羅茨鼓風機比較常用。在風機領域，市面上的四葉羅茨鼓風機比較少見，與二葉、三葉羅茨風機相比，四葉羅茨鼓風機更具穩定性、性能可靠、工作效率高、能耗低、噪音小等，因此國內不少風機生產廠家開始引進生產四葉羅茨鼓風機。
隨著互聯網時代的高速發展，運用計算機對葉輪機械內部實際流動進行數據模擬其流動狀況也成為一種新手段。運用動網格技術，采用氣體流動控制方程方程和標準k一 e湍流模型，對四葉羅茨風機內部流場進行數值模擬。
羅茨鼓風機兩葉輪在旋轉過程中相互嚙合，致使風機內部的流動情況特別復雜。國內對于羅茨風機數值模擬很少，一般采用穩態的簡化模型。羅茨鼓風機隨著轉子轉動流體空間變化很大，這些簡化方法無法滿足實際要求，必須使用難度較大的動網格技術進行模擬。
1氣體流動的控制方程
羅茨風機內氣體視為可壓縮理想氣體，其工作過程屬于流動與傳熱的耦合問題，滿足下列的連續性方程、動量方程、能量方程及氣體狀態方程，湍流模型采用工程中最常用的標準k一嘴型。
其中P為氣體密度，運動粘性系數，為氣體比熱，X為分子導熱系數，R為氣體常數，Bi為體積力。
2計算方法
2.1研究對象及操作條件
選取如下圖所示的四葉羅茨風機作為研究對象。轉子的轉速n=1500rpm,則旋轉周期為T=0.04s ,選取時間步長△t=0.0025T。設置進出口為壓力邊界條件，環境溫度及固體邊界溫度設為恒溫25°C。
2.2物理模型的簡化
由于羅茨風機三維模型可以由二維模型軸向延伸得到，二維計算模型已能滿足分析流場的需求。另外本文為非定常計算，花費的時間較長，劃分的總體網格數大，所以計算中采用了二維模型。
2. 3動網格的實現
由于羅茨型風機進排氣容積呈周期性變化，計算域與網格隨時間的變形和位移十分顯著，現有的cro技術只有動網格才能實現這種狀況下的動態模擬。本文采用局部網格再生成和彈性光滑模型來實現動網格以適應實際流場的需要。選取圖1中從進氣口到排氣口的流動空間作為計算域，采用三角形非結構化動網格。局部網格再生成模型用于確定時間步長改變后哪些 網格被重新劃分。在進行下一個時間步迭代之前，重新檢查網格的尺度和扭曲率，當網格的尺寸大于或小于設定尺寸，網格畸變率大于系統畸變率標準，則進行網格再生成。通過編制 或自定義函數（UDF)對轉子的旋轉運動參數進行定義，控制其運動大小方向。計算域的初始網格是比較規則均勻的網格（如圖2(a)>隨著時間的變化，網格因變形與重組也不斷發生變 化，如圖 2（a）( b) ( c) ( d)。
2.4數值解法
計算中采用有限體積法求解，壓力項用PRESIO格式離散，擴散項用中心差分格式離散，其余項用二階迎風格式離散，壓力速度耦合方程采用PISO算法求解。
3計算結果及分析
3.1流量變化規律
圖3給出了四葉羅茨風機進氣口質量流量隨時間的變化曲線，排氣口質量流量與進口完全對應。由圖3可見，風機在經歷了一段啟動時間（約T/8 )后，氣體質量流量（在0. 049?0. 053 kg/范圍內）隨時間作規則的周期變化，即流動進入了相對穩定的階段。在一個轉子旋轉周期T內，流量隨時間出現8次諧波變化，頻率正好是羅茨風機葉片數的一倍，這是兩個轉子交互作用所產生的結果。與三葉羅茨風機相比，四葉羅茨風機流量變化顯得較為平穩，波動幅度也有所減小。
3. 2流場分布
圖4給出四葉羅茨風機流場分布隨時間的變化，流速在0? 20 m/范圍內變化，其中θ表示左側轉子的轉角位置。圖4的4 個流場分別對應于圖3的4個典型時刻。由圖3、圖4可見，θ=0°和θ=45°商個時刻，進排氣口流量最小，整個風機內流速較低。θ=22.5°和θ=6.75°商個時刻，進排氣口流量達到最大值，整個風機內流速較高。流量流場變化周期為T/S相位角為45°。
3. 3靜壓場分布
圖5給出四葉羅茨風機靜壓場分布隨時間的變化，4個靜壓場分別對應于圖3的4個典型時刻，壓力在0?1000P內變化。從計算得到的靜壓分布值隨時間的變化規律看，進氣口位置的平均壓力與流量值成反比，當風機流量達到最大值時，進氣口的平均壓力達到最小值；反之，當流量達到最小值時，進氣口的平均壓力達到最大值。
通過對四葉羅茨風機進排氣過程的非穩態流動進行數值模擬，得出四葉羅茨風機質量流量、流速場、壓力場隨時間變化的一般規律。四葉羅茨風機結構上有較好的對稱性，其流動性能顯得較為平穩、可靠。相信，未來的風機行業四葉羅茨鼓風機會引領發展，大綻光彩的。
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原標題：羅茨鼓風機選型的基本知識
一、鼓風機選型的基本知識：
1、標準狀態：指風機的進口處空氣的壓力P=Pa，溫度t=20℃，相對濕度φ=50%的氣體狀態。
2、指定狀態：指風機特指的進氣狀況。其中包括當地大氣壓力或當地的海拔高度，進口氣體的壓力、進口氣體的溫度以及進口氣體的成份和體積百分比濃度。
3、鼓風機流量及流量系數
3.1、流量：是指單位時間內流過風機進口處的氣體容積。
用Q表示，通常單位：m3/h或m3/min。
3.2、流量系數：φ=Q/（900πD22×U2）
式中：φ：流量系數 Q：流量，m3/h
D2：葉輪直徑，m
U2：葉輪外緣線速度，m/s（u2=πD2n/60）
4、鼓風機全壓及全壓系數：
4.1、鼓風機全壓：風機出口截面上的總壓與進口截面上的總壓之差。用PtF表示，常用單位：Pa
4.2、全壓系數:ψt=KpPtF/ρU22
式中, ψt:全壓系數 Kp:壓縮性修正系數 PtF:風機全壓,Pa ρ:風機進口氣體密度,Kg/m^3 u2：葉輪外緣線速度，m/s
5、鼓風機動壓：風機出口截面上氣體的動能所表征的壓力，用Pd表示。常用單位：Pa
6、鼓風機靜壓：風機的全壓減去風機的動壓，用Pj表示。常用單位：Pa
7、鼓風機全壓、靜壓、動壓間的關系：
風機的全壓（PtF）=風機的靜壓（Pj）+風機的動壓（Pd）
8、鼓風機進口處氣體的密度：氣體的密度是指單位容積氣體的質量，用ρ表示，常用單位：Kg/m3
9、鼓風機進口處氣體的密度計算式： ρ=P/RT
式中：P：進口處絕對壓力，Pa R：氣體常數，J/Kg·K。與氣體的種類及氣體的組成成份有關。
T：進口氣體的開氏溫度，K。與攝氏溫度之間的關系：T=273+t
10、標準狀態與指定狀態主要參數間換算：
10.1、流量：ρQ=ρ0Q0
10.2、全壓：PtF/ρ=PtF0/ρ0
10.3、內功率：Ni/ρ=Ni0/ρ0
注：式中帶底標“0”的為標準狀態下的參數，不帶底標的為指定狀態下的參數。
11、鼓風機比轉速計算式： Ns=5.54 n Q01/2/(KpPtF0)3/4
式中： Ns：風機的比轉速，重要的設計參數，相似風機的比轉速均相同。 n：風機主軸轉速，r/min
Q0：標準狀態下風機進口處的流量，m3/s Kp: 壓縮性修正系數 PtF0: 標準狀態下風機全壓,Pa
12、壓縮性修正系數的計算式：
Kp=k/（k－1）×[（1+p/P）(k－1)/k－1]×(PtF/P)－1
式中:PtF:指定狀態下風機進口處的絕對壓力,Pa k:氣體指數,對于空氣,K=1.4
13、鼓風機葉輪直徑計算式： D2=（27/n）×[KpPtF0/（2ρ0ψt ）]1/2
式中:D2:葉輪外緣直徑,m n:主軸轉速：r/min Kp：壓縮性修正系數 PtF0：標準狀態下風機全壓，單位：Pa
ρ0：標準狀態下風機進口處氣體的密度：Kg/m3 ψt：風機的全壓系數
14、管網：是指與鼓風機聯接在一起的，氣流流經的通風管道以及管道上所有附件的總稱。
15、管網阻力的計算式：Rj=KQ2
式中: Rj:管網靜阻力,Pa
K:管網特性系數與管道長度、附件種類、多少等因素有關，確定其值的方法通常采用：計算法，類比法和實際測定法。
Q：風機的流量，m3/s
16、常見壓力單位間的換算關系：
1毫米水柱（mmH2O）=9.807帕(Pa)
17、大氣壓力與海撥高度間近似關系： P=－（9.4～11.2）H
式中:P：大氣壓力Pa H：海撥高度：m
二、 選型實例（僅舉一例）
為2T/h工業鍋爐選擇一臺引風機。已知最大負荷時所需風機性能參數及相應的進氣條件，如下：
流量：Q=6800 m3/h ，進口溫度：t1=200℃
全壓：PtF=2010 Pa ， 進口絕對壓力P=96000 Pa
解：1、每秒鐘流量：Qs=6800/3600=1.89 m3/s
2、指定條件下空氣密度：ρ=P/RT=96000/（287×（273+200））=0.707 Kg/m3
3、換算為標準狀態下的全壓： PtF0=PtF×ρ0/ρ=2010×1.2/0.707=3412 Pa
4、選定風機主軸轉速：n=2800 r/min
5、計算壓縮性修正系數：
Kp=K/（K－1）[（1+PtF/P）((k－1)/k)－1]×(PtF/P)－1
=1.4/(1.4－1) ×[(1+2010/96000)(1.4－1)/1.4－1] ×(2010/96000)－1
=0.9926
6、計算所需風機的比轉速：
Ns=5.54 n Q01/2/(KpPtF0)3/4
=5.54×2800×1.89^0.5/(0.9926×3412)3/4
=48
7、選用Y5－48型離心引風機，查得該型風機無因次特性曲線最高效率點參數為：
流量系數：φ=0.1225 全壓系數：ψt=0.536 內效率:η=0.835
8、計算葉輪外徑：
D2=（27/n）×[KpPtF0/（2ρ0ψt ）]1/2
=（27/2800）×[0.9926×3412/（2×1.2×0.536 ）]1/2
=0.497m
選用Y5－48－11№5C引風機
9、校核內功率：
Ni=PtFQs/1000η=2010×1.89/(1000×0.835)=4.5 KW
電機容量儲備系數取為1.3,帶傳動機械效率取0.95,所需功率為:6.15KW
選用電機為:7.5KW－2極（型號：Y132S2－2
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墻板
檢查配管聯接部位是否堅固完好。回轉風機的氣閘閥不能虛接線，以免燒壞。
材料根據羅茨鼓風機使用時接觸介質而定,如與酸接觸建議用強度的耐酸材料,如不銹鋼,以下加工材料與此相同。此時，應擰開頂蓋上的放氣旋塞，排除空氣。
工作時間不宜過長，可避免倦怠。
羅茨鼓風機的轉速較高，轉子與轉子、轉子與機體之間的間隙小，從而泄露少，容積效率較高。所以，應當在確保污水處理質量的前提下，運用成熟的技術降低污水處理中的能源消耗，促進污水處理行業的可持續發展。
回轉風機周圍的通風效果更好。如果散熱不好，電機很容易燒壞。回轉風機的轉速高，轉子與轉子之間的間隙以及轉子與主體之間的間隙小，因此幾乎沒有泄漏，并且容積效率高。鼓風機的轉子已經過靜態和動態平衡檢查。成品運行平穩，振動較小。回轉風機由于葉輪在機體內運行而不需要摩擦，因此廢氣中不含油。它是化工，食品和其他行業的理想氣動輸送氣源。
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羅茨風鼓風機為容積式風機，輸送的風量與轉數成比例，型葉輪每轉動由葉輪進行吸、排氣，與型相比，氣體脈動性小，振動也小，噪聲低。
.應清潔回轉風機的周圍環境。過多的污垢會輕易降低電機散熱器的散熱效率并導致燒壞。
羅茨鼓風機在工作之前是要進行調試的，因為如此才能夠確保在工作時不會突發意外。活性污泥工藝是污水生化處理的有效方法，將污水和活性污泥放入曝氣池，讓污水中的有機物、氧氣與微生物充分反應，以達到凈化水質的目的。
羅茨鼓風機不僅具有結構合理，升壓高，效率高，風量大，噪音低，運行穩定，性能優良，使用壽命長，維護簡單等特點。以下是高壓羅茨鼓風機在曝氣過程中的重要性的介紹。
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由于周期性的吸、排氣和瞬時等容壓縮造成氣流速度和壓力的脈動，因而會產生較大的氣體動力噪聲。如果電機出現了燒壞，啟動不了羅茨鼓風機，那么就需要我們更換電機了，損失較為嚴重。若間隙過大，會出現被壓縮出去的氣體通過間隙部分倒流回來，造成風機作功損耗，通常會顯現出來的問題是不便于調節。
此外，高壓羅茨鼓風機也是污水處理曝氣池所需的核心機電設備。直接確定其效果和能耗，羅茨鼓風機的工作能耗占整個污水處理能耗的很大分。生物污水處理工藝主要采用羅茨鼓風機進行曝氣池增氧，促進好氧微生物生長，通過代謝分解污水中的懸浮物，溶解有機物和氮，磷等養分，實現污水處理。目的是成為污水處理廠的重要設備之
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羅茨風機的安裝，可參照機械設備安裝規范，軸線偏差不大于0.米，軸線歪斜角不大于度。
如果我們輸送的氣體溫度超過攝氏度，比如：溫度較高的飽和水蒸氣，溫度較高的情況下，對風機的要求也會提高，比如材質采用不銹鋼材質，或者對風機做防腐處理，密封方式進行更換，軸承和油箱進行降溫等，需要做特殊處理才可以使用。
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羅茨鼓風機的噪聲強度及頻譜特性除了與羅茨鼓風機工作靜壓的大小有關外，還與羅茨鼓風機的流量，轉速有很大的關系。例如每使用月左右換油。
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