TurboTides:污水处理行业中离心鼓风机的应用

随着我国的经济不断发展，国家对于节能环保产业的投入逐年增加。在“十三五”期间颁布的《“十三五“全国城镇污水处理及再生设施建设规划》中提出政府要加大对环境污染治理的投入，这促使污水处理行业进去高速发展时期，市场规模快速增长。

目前，污水处理行业普遍采用的活性污泥法，其工业的核心部件之一便是曝气鼓风机。作为污水处理厂的主要能耗设备，其能耗占据总耗能的50%~60%。因此对于大型污水处理厂，降低曝气鼓风机的能耗能够大幅度减少运行成本。

现阶段，国内的曝气鼓风机主要有5类：罗茨鼓风机、低速多级离心鼓风机、齿轮增速单级离心鼓风机、空气悬浮鼓风机及磁悬浮鼓风机。在国外，罗茨鼓风机和低速多级离心鼓风机由于其效率低、噪音高、供气不均匀及尺寸大等缺点，已经被淘汰，但国内市场由于其价格优势，仍然占据一定市场。

目前，主流的曝气鼓风机主要是高速单级离心鼓风机。齿轮增速单级高速离心鼓风机凭借着其体积小、高效、流量工作区间广及自动化水平高等优点，迅速取代罗茨风机和多级离心鼓风机，得到了广泛的应用。随着高速电机和轴承技术的发展，空气悬浮单级离心鼓风机和磁悬浮单级离心鼓风机凭借噪声小、振动频率低、无磨损、安装维护费用低、重量轻等优点，已经逐渐得到市场的认可，也必将成为未来污水处理行业中曝气鼓风机的发展趋势。

高速单级离心鼓风机的快速发展，得益于叶轮机械设计技术的不断发展。在上世纪四十年代初期，叶轮机械的气动设计是建立在一维流动的假设基础之上的,叶片设计的依据是通流部分平均气动参数的变化，以及通过大量平面叶栅实验设计出的多种叶型系列和实验中取得的丰富实验数据。

随着对叶轮机械功率要求的不断提高和长叶片的出现，一维流动假设带来的误差越来越明显。1952年，吴仲华先生提出了用于准三维方法求解三维流动的理论，即把三元流动分解为两类相交流面（S1流面和S2流面）上的二元流动问题来求解，使得数学处理和数值计算大幅度简化，基于此开发的叶轮机械叶片三维及准三维设计理论为叶轮机械的快速发展奠定了基础。随着计算机软、硬件的飞速发展，三维流动技术得到了快速的发展，出现了三维无粘流动欧拉方程解、全三维有粘、定常和非定常的直接求解方法等。随着全三维流动的数值模拟与机理分析的进一步加深，叶轮机械叶片设计中逐渐增加了弯、扭、掠设计，为叶片设计增加了新的自由度，从而为进一步提高叶轮机械的气动效率创造条件。

设计先进、高效、经济、紧凑的叶轮机械，同时降低设计成本和缩短设计周期，已经成为现代叶轮机械设计的一个重要目标。Turbotides作为聚焦于透平机械设计的一体化CAE研发平台，其包括总体设计、一维设计、几何造型和二维通流分析、三维CFD仿真及FEA转子动力学分析，将各个模块高度集成，数据无损传输。同时结合强大的知识库功能，可将用户的所有设计数字化、标准化。借助Turbotides平台，可实现透平机械的快速、高效一站式设计，必将助力国内透平机械技术的快速发展。