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河北負(fù)壓風(fēng)機(jī)我國食品冷藏鏈建設(shè)存在的問題及發(fā)展對(duì)策高效、低噪

來源：中國機(jī)電企業(yè)網(wǎng)

摘要：分析了我國食品冷藏鏈的現(xiàn)狀及存在的問題，并提出了相應(yīng)的發(fā)展對(duì)策。

關(guān)鍵詞：冷藏鏈，食品，問題，對(duì)策

中圖分類號(hào)：TS205.7文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

1前言

食品冷藏鏈（coldchain）是指易腐食品再生產(chǎn)、貯藏、運(yùn)輸、銷售、到消費(fèi)前的各個(gè)環(huán)節(jié)中始終處于規(guī)定的低溫環(huán)境下，以保證食品質(zhì)量、減少食品損耗的一項(xiàng)工程工程。他是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、制冷技術(shù)的發(fā)展而建立起來，是以冷凍工藝學(xué)為基礎(chǔ)，以制冷技術(shù)為手段，在低溫條件下的物流現(xiàn)象。因此冷藏鏈建設(shè)要求把所涉及的生產(chǎn)、運(yùn)輸、銷售、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)性等各種問題集中起來考慮，協(xié)調(diào)相互間的關(guān)系，以確保易腐食品的加工、運(yùn)輸和銷售。食品冷藏鏈由冷凍加工、冷凍貯藏、冷藏運(yùn)輸和冷凍銷售四個(gè)方面構(gòu)成。

2食品冷藏鏈的組成

（1）冷凍加工包括肉類、魚類的冷卻與凍結(jié)；果蔬的預(yù)冷與各種速凍食品的加工等等。主要涉及冷卻與凍結(jié)裝置。
（2）冷凍貯藏包括食品的冷藏和凍藏，也包括果蔬的氣調(diào)貯藏。主要涉及各類冷藏庫、冷藏柜、凍結(jié)柜及家用冰箱等等。
（3）冷藏運(yùn)輸包括食品的中、長途運(yùn)輸及短途送貨等。主要涉及鐵路冷藏車、冷藏汽車、冷藏船、冷藏集裝箱等低溫運(yùn)輸工具。


在冷藏運(yùn)輸過程中，溫度的波動(dòng)是引起食品質(zhì)量下降的主要原因之一，因此，運(yùn)輸工具必須具有良好的性能，不但要保持規(guī)定的低溫，更切忌大的溫度波動(dòng)，長距離運(yùn)輸尤其如此。
（4）冷凍銷售包括冷凍食品的批發(fā)及零售等，由生產(chǎn)廠家、批發(fā)商和零售商共同完成。早期，冷凍食品的銷售主要由零售商的零售車及零售商店承擔(dān)，近年來，城市中超級(jí)市場的大量涌現(xiàn)，已使其成為冷凍食品的主要銷售渠道。超市中的冷藏陳列柜，兼有冷藏和銷售的功能，是食品冷藏鏈的主要組成部分之

3冷藏鏈建設(shè)中存在的問題

3．1冷藏運(yùn)輸是我國冷凍食品在整個(gè)冷藏鏈過程中的薄弱環(huán)節(jié)
我國冷藏保溫汽車的擁有量，從1980年約3500輛，到2000年已達(dá)到約30000輛。80年代初，我國生產(chǎn)冷藏保溫汽車的企業(yè)僅10余家，2000年已達(dá)到73家，遍布全國21個(gè)省市自治區(qū)。目前，我國冷藏保溫汽車生產(chǎn)的品種已達(dá)到100種以上。但與發(fā)達(dá)國家相比，目前還存在很大的差距。一是我國冷藏保溫汽車行業(yè)廠點(diǎn)過多、投資分散、重復(fù)建設(shè)、重復(fù)引進(jìn)，存在著“散、亂、差”現(xiàn)象；二是我國冷藏保溫汽車數(shù)量少，目前，我國保溫汽車僅約有3萬輛，而美國有20多萬輛．日本右10＄萬輛。三是我國冷藏保溫汽車占貨運(yùn)汽車的比例僅為0．3％左右，美國為0．8％～1％，英國為2．5％～2．8％，德國等發(fā)達(dá)國家均為2％～3％。我國冷藏運(yùn)輸率（即易腐貨物采用冷藏運(yùn)輸所占的比例）約10％～20％，歐、美、日等國均達(dá)到80％～90％。我國冷藏運(yùn)輸所占的比率（即易腐貨物采用冷藏保溫汽車的運(yùn)量與采用鐵路冷藏運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)量之比）約為20％，歐洲各國為60％～80％。四是我國冷藏保溫汽車的品種和技術(shù)水平雖然有了很大的提高，如K值指標(biāo)已接近國際先進(jìn)水平，但與發(fā)達(dá)國家相比，品種還不能滿足市場需求，如日本在70年代已有350多種，特別是車廂結(jié)構(gòu)，車廂門的形式很多，有很大的選擇余地。我國一些引進(jìn)技術(shù)和設(shè)備的企業(yè)，產(chǎn)品水平接近國際先進(jìn)水平，但設(shè)計(jì)能力、裝備制造能力、技術(shù)服務(wù)能力等仍有差距。


據(jù)有關(guān)資料介紹：在鐵路運(yùn)輸方面，在全國總運(yùn)行車輛33．8萬輛中，冷藏車只有6970輛。目前全國每年需調(diào)運(yùn)的易腐貨物約4000萬噸。由鐵路調(diào)運(yùn)的易腐貨物量約1000萬噸，其中用冷藏列車運(yùn)輸?shù)呢浳锛s為250萬噸，其余750萬噸易腐貨物是由普通棚、敞車運(yùn)輸；另外，由公路調(diào)運(yùn)的易腐貨物量為60萬噸左右；由水路調(diào)運(yùn)的易腐貨物量為40萬噸左右由空運(yùn)的易腐貨物量為4萬噸左右。

3．2冷凍食品生產(chǎn)沒有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范可循，質(zhì)量參差不齊
就目前的現(xiàn)狀，在市場經(jīng)濟(jì)的條件下，商業(yè)工程輕工工程、外貿(mào)工程、水產(chǎn)工程都在各自為政生產(chǎn)凍食品，沒有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范可遵循，管理怎于無序狀態(tài)，以致冷凍食品的質(zhì)量參差不齊。另外全國多數(shù)冷凍食品生產(chǎn)企業(yè)采用原有冷庫、冰柜等生產(chǎn)冷凍食品，沒有連續(xù)化的快速凍結(jié)設(shè)備，也沒有統(tǒng)一的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和衛(wèi)生規(guī)范，以致造成緩慢凍結(jié)產(chǎn)充斥市場，降低了冷凍食品的質(zhì)量，損害了冷凍食品的聲譽(yù)。

3，3國產(chǎn)速凍設(shè)備質(zhì)量不高
（1）國內(nèi)速凍機(jī)生產(chǎn)雖有一定基礎(chǔ)，但是與國外同類產(chǎn)品相比存在著體積龐大、笨重、低溫性能差、能耗高等問題。如國產(chǎn)1噸／時(shí)流態(tài)速凍機(jī)，尺寸：7.2mX4·5mX3·6m，總體積為116立方米，而國外4噸／時(shí)的速凍機(jī)體積只有91立方米。主要原因在于國產(chǎn)蒸發(fā)器體積龐大，大都采用鋼管鋼套片或鋁管套片，換熱效率不高，國外均采用小口徑鋁黃銅復(fù)紋高傳熱管，其熱交換性能要比常規(guī)大2．6倍。
（2）目前國內(nèi)速凍機(jī)幾乎全部采用軸流風(fēng)機(jī)，這機(jī)與進(jìn)口樣機(jī)所采用的低噪聲。低能耗、大風(fēng)量、4壓、變頻調(diào)速離心風(fēng)機(jī)有較大的差距。速凍食品一年四季產(chǎn)品變換幾十種，若固定一種風(fēng)壓與風(fēng)量F能適應(yīng)不同食品品種的要求。
（3）國內(nèi)一些速凍機(jī)件生產(chǎn)廠生產(chǎn)的傳送件與國外同類產(chǎn)品的差距，主要是外形粗糙、精度較差、使用性能不穩(wěn)定。一條周長超過10米的不銹鋼帶，由于積累誤差，在低溫環(huán)境下，金屬鋼帶易產(chǎn)生鏈帶跳擠帶、斷帶，造成用戶停產(chǎn)損失。螺旋式帶長一般100米以上，國產(chǎn)帶質(zhì)量不穩(wěn)定，容易發(fā)生擠帶與脫節(jié)。

3.4當(dāng)前冷凍食品企業(yè)規(guī)模不大、實(shí)力不強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益不高
目前全國大約有1000多家冷凍食品生產(chǎn)企業(yè)，“量穩(wěn)定在千噸以上的為數(shù)不多，比較多的是百噸左右的企業(yè)，在這些企業(yè)中，有相當(dāng)數(shù)量的冷凍食品實(shí)際上只是肉聯(lián)廠、罐頭廠、冷飲廠等工廠的一分廠或一個(gè)車間，這樣的企業(yè)規(guī)模效益都很差。
據(jù)調(diào)查，目前有進(jìn)、出口權(quán)的冷凍食品企業(yè)，規(guī)模濟(jì)效益還可以。但應(yīng)當(dāng)看到，國際市場變幻莫測(cè)，爭非常激烈。國外企業(yè)對(duì)中國的市場特別感興趣。中國加人WTO以后，我國市場將面臨全方位的開放，從原來單方面的自我開放轉(zhuǎn)變?yōu)槭蕾Q(mào)組織成員之間時(shí)等的雙向開放，不再存在目前現(xiàn)有的政府保護(hù)措施；國內(nèi)的優(yōu)惠政策等因素，外國企業(yè)將全面挑戰(zhàn)我國企業(yè)，產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化工作及產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)只能將全面與國際接軌

4我國冷藏鏈發(fā)展

食品工業(yè)要發(fā)展，速凍食品是一條必經(jīng)之路，我國食品冷藏鏈還處于初期發(fā)展階段，面對(duì)加入WTO饑遇和挑戰(zhàn)，任務(wù)相當(dāng)艱巨，因此，我們應(yīng)著眼現(xiàn)在，尋求對(duì)策，加快速凍食品工業(yè)的發(fā)展。

4.1加強(qiáng)宏觀調(diào)控力度，規(guī)范冷凍食品業(yè)的生產(chǎn)行為
我國速凍食品加工企業(yè)目前分屬多個(gè)部門，生產(chǎn)〔平參差不齊，標(biāo)準(zhǔn)滯后，真正形成規(guī)模并工業(yè)化生‘的企業(yè)不多。冷凍食品在國內(nèi)外具有廣闊的市場（提高產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)含量，以小規(guī)模生產(chǎn)去開拓和占領(lǐng)市場，市場就可能被發(fā)達(dá)國家的速凍食品業(yè)所蠶食。目前國外的一些品牌已打入中國市場，全國各地已有許多合資和獨(dú)資企業(yè)生產(chǎn)速凍方便食品，而國內(nèi)企業(yè)還未意識(shí)到激烈競爭的威脅。同時(shí)作為新興行業(yè)，國家應(yīng)對(duì)其進(jìn)行宏觀調(diào)控和指導(dǎo)，盡快制定全面的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理，推行GMP和HACCP，使之成為我國食品行業(yè)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

4.2加強(qiáng)加工和銷售全過程的質(zhì)量管理
（1）加工過程應(yīng)遵循3C、3P原則
“3C原則”是指：冷卻（Chilling）、清潔（Clean）、小心（Care）。也就是說，要保證產(chǎn)品的清潔，不受污染；要使產(chǎn)品盡快冷卻下來或快速凍結(jié)，也就是說要使產(chǎn)品盡快地進(jìn)人所要求的低溫狀態(tài)；在操作的全過
程中要小心謹(jǐn)慎，避免產(chǎn)品受任何傷害。


“3P原則”是指：原料（Products）、加工工藝（Processing）、包裝（Package）。要求被加工原料一定
要用品質(zhì)新鮮、不受污染的產(chǎn)品；采用合理的加工工藝；成品必須具有既符合健康衛(wèi)生規(guī)范又不污染環(huán)境
的包裝。


（2）貯運(yùn)過程應(yīng)遵循3T原則
“3T原則”是指產(chǎn)品最終質(zhì)量還取決于在冷藏鏈中貯藏和流通的時(shí)間（Ti。e）、溫度（TemPerature）、產(chǎn)品耐藏性（Tolerance）�！�3T原則”指出了凍結(jié)食品的品質(zhì)保持所容許的時(shí)間和品溫之間存在的關(guān)系。凍
結(jié)食品的品質(zhì)變化主要取決于溫度。凍結(jié)食品的品溫越低，優(yōu)良品質(zhì)保持的時(shí)間越長。如果把相同的凍結(jié)
食品分別放在一20C和一30C的冷庫中，則放在一20C的凍結(jié)食品其品質(zhì)下降速度要比一30’C的快得多。3T原則”還告訴我們，凍結(jié)食品在流通中因時(shí)間一溫度的經(jīng)歷而引起的品質(zhì)降低的累積和不可逆性。
因此應(yīng)該對(duì)不同的產(chǎn)品品種和不同的品質(zhì)要求，提出相應(yīng)的品溫和貯藏時(shí)間的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
（3）質(zhì)量檢查要堅(jiān)持“終端原則”
水產(chǎn)品的鮮度可以用測(cè)定揮發(fā)性鹽基氮等方法來進(jìn)行。但是最適合水產(chǎn)品市場經(jīng)濟(jì)運(yùn)行規(guī)律的辦法，應(yīng)以“感官檢驗(yàn)為主”，從外觀、觸摸、氣味等方因判定其鮮度、品質(zhì)及價(jià)位。而且，這種質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)堅(jiān)持“終端的原則”。不管冷藏鏈如何運(yùn)行，最終質(zhì)量檢查應(yīng)該是在冷藏鏈的終端，即應(yīng)當(dāng)以到達(dá)消費(fèi)者手中的
水產(chǎn)品的質(zhì)量為衡量標(biāo)準(zhǔn)。

（4）建立現(xiàn)代化生產(chǎn)、加工、貯運(yùn)、解凍、銷售……等設(shè)備保證體系
這是冷鏈的硬件保證條件之一。發(fā)展和建設(shè)冷鏈應(yīng)該有合適的冷藏庫。有專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，能生產(chǎn)國產(chǎn)的質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的速凍裝置、冷藏保溫車、冷藏集裝箱、冷藏柜、解凍裝置、與生產(chǎn)冷凍食品相關(guān)的輔助設(shè)備……。目前國內(nèi)的生產(chǎn)企業(yè)，在這方面還沒有形成能與國外產(chǎn)品相抗衡的質(zhì)量、能力和規(guī)模。


4．3挖掘現(xiàn)有潛力，充分利用現(xiàn)有的冷庫設(shè)備
目前，全國冷庫的總?cè)萘繛?00多萬立方米，很多冷庫只限于肉類、魚類

　隨著現(xiàn)代生活對(duì)節(jié)能、環(huán)保要求日益提高，對(duì)開發(fā)高效、低噪風(fēng)機(jī)的呼聲也愈益強(qiáng)烈，同時(shí)又提出要求在風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)階段就能預(yù)估噪聲，因?yàn)檫@對(duì)低噪風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)和風(fēng)機(jī)噪聲控制都有重要意義。直到90年代初期，工程上一直采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，即用一維或二維理想流處理加上一些設(shè)計(jì)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)選擇，而不考慮風(fēng)機(jī)各個(gè)部件之間相互影響(包括間隙影響)的設(shè)計(jì)方法。其中對(duì)離心風(fēng)機(jī)只分別設(shè)計(jì)葉輪、蝸殼；對(duì)軸流風(fēng)機(jī)只分別設(shè)計(jì)動(dòng)葉、靜葉。雖然用這種方法也有不少產(chǎn)品具有接近當(dāng)時(shí)國際水平的綜合(即兼顧效率、噪聲、工藝、尺寸、壽命、高效工作區(qū))性能，至今仍占領(lǐng)著我國的風(fēng)機(jī)市場，但這些產(chǎn)品的開發(fā)不僅耗去大量錢財(cái)和時(shí)間，而且如仍用這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步提高性能的潛力已很小，必須充分利用現(xiàn)代科技手段，全面考慮風(fēng)機(jī)內(nèi)部三維、粘性流動(dòng)，考慮部件耦合影響的整機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，發(fā)展一種新的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。
　　1998年我們?cè)谥袊鴻C(jī)械工程雜志第8期發(fā)表題目為“離心風(fēng)機(jī)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法研究”的論文，提出了這種設(shè)計(jì)方法的雛形，當(dāng)時(shí)的研究工作得到一項(xiàng)國家自然科學(xué)基金的支持(項(xiàng)目名稱為“低比噪聲離心風(fēng)機(jī)科學(xué)設(shè)計(jì)方法研究”)，并和北京西山風(fēng)機(jī)廠共同開發(fā)7-35風(fēng)機(jī)以代替原有性能優(yōu)良的6-41風(fēng)機(jī)，當(dāng)時(shí)的工作基礎(chǔ)是我們有20多年風(fēng)機(jī)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，又化了三年時(shí)間發(fā)展了美國NASA-CR-178818提供的軟件，使它可用于離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部三維粘性流場的計(jì)算，得到的風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能預(yù)估和實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本符合，并用這種方法已研制出一種7-35樣機(jī)產(chǎn)品，性能比6-41大有改善。
　　近年來我們又成功地將國際上流體力學(xué)數(shù)值計(jì)算最通用的商用軟件FLUENT用于離心風(fēng)機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能預(yù)估，它在幾何(數(shù)值)建模、網(wǎng)格生產(chǎn)等前處理、計(jì)算穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性以及數(shù)據(jù)的后處理等方面都比我們開發(fā)的原有程序好很多，而且我們已經(jīng)用FLUENT 6.1發(fā)展到可以整機(jī)計(jì)算，即對(duì)離心風(fēng)機(jī)是進(jìn)風(fēng)口-葉輪-蝸殼一起算，并考慮進(jìn)風(fēng)口和葉輪的間隙；對(duì)軸流風(fēng)機(jī)是進(jìn)口管道-動(dòng)葉-靜葉-風(fēng)室一起算，并考慮動(dòng)葉和管道的間隙，因而和實(shí)測(cè)結(jié)果符合更好，同時(shí)還對(duì)影響風(fēng)機(jī)性能的主要設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，分析它們的影響，形成了比較完整的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，用此方法不僅發(fā)展了7-35三種替代6-41的優(yōu)秀樣機(jī)，還為美國GE公司開發(fā)了二種用于空調(diào)的離心風(fēng)機(jī)，性能優(yōu)秀，獲得好評(píng)，還為美國某風(fēng)機(jī)公司預(yù)估三種軸流風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能，為德國和日本公司預(yù)測(cè)離心風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能，還為國內(nèi)西山風(fēng)機(jī)廠開發(fā)帶靜葉的消排軸流風(fēng)機(jī)，為鞍山風(fēng)機(jī)二廠開發(fā)了多種大型流化床鍋爐風(fēng)機(jī)等，整機(jī)性能預(yù)估均和實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合很好。在設(shè)計(jì)工況的全壓或靜壓誤差小于3-5%，效率誤差小于2-3%。這種優(yōu)化的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法即將在美國暖通和空調(diào)工程師協(xié)會(huì)主辦的研究雜志-The ASHRAE (America Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) Research Journal發(fā)表，題目是“Numerical Simulation of Flow Field for a Whole Centrifugal Fan and Analysis of the Effects of Blade Inlet Angle and Impeller Gap”。本文將以離心風(fēng)機(jī)為例，略為詳細(xì)地介紹這種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法及其應(yīng)用的部分主要成果。
　　本文另一內(nèi)容是風(fēng)機(jī)噪聲預(yù)估，這是當(dāng)今最熱門也是難度極大的課題，雖然現(xiàn)在對(duì)風(fēng)機(jī)的主要噪聲源已有共識(shí)，也就是風(fēng)機(jī)葉輪和靜止部件相互作用產(chǎn)生的離散噪聲(又稱葉片通過頻率噪聲，對(duì)離心風(fēng)機(jī)來說就是風(fēng)舌噪聲)和由于來流湍流、物面邊界層中的湍流及物面分離脫體流動(dòng)和間隙二次流產(chǎn)生的寬帶噪聲(又稱旋渦或湍流噪聲)。從氣動(dòng)力噪聲理論來看，主要是作用在風(fēng)機(jī)各部件上的不定常力造成的偶極子聲源，其它的葉片厚度造成的單極子噪聲源和旋渦區(qū)中的四極子噪聲源均可不考慮。但即便如此，由于受到當(dāng)前計(jì)算機(jī)和計(jì)算技術(shù)的發(fā)展限制，這種湍流流動(dòng)中的不定常力的計(jì)算還十分困難，而聲場計(jì)算不僅同樣是不定常計(jì)算，而且還缺乏商用軟件和計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，所以困難更大，目前采用這種嚴(yán)格的計(jì)算聲學(xué)方法極少，預(yù)測(cè)結(jié)果也不理想。我們?cè)?999年成功地計(jì)算了三個(gè)不同風(fēng)舌間隙為1%、3%和5%的6-41離心風(fēng)機(jī)風(fēng)舌噪聲，預(yù)估聲功率和實(shí)測(cè)相差分別為3.3、0.5和1.3dB(見李嵩，1999清華大學(xué)博士論文)，已算很成功的工作，直到現(xiàn)在還沒有看到類似工作。目前風(fēng)機(jī)工程上都采用工程模型，常見的是葉片尾流模型用于預(yù)測(cè)風(fēng)機(jī)總聲壓級(jí)和葉片力模型用于預(yù)測(cè)噪聲頻譜，但只限用于軸流風(fēng)機(jī)，未見關(guān)于離心風(fēng)機(jī)的預(yù)測(cè)模型。我們利用風(fēng)機(jī)三維流場計(jì)算和分析，在2001年《流體機(jī)械》第5期發(fā)表了改進(jìn)的尾流模型，題目是“低壓軸流風(fēng)機(jī)的噪聲預(yù)估”，對(duì)二臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)的預(yù)測(cè)風(fēng)機(jī)A聲壓級(jí)和線性聲壓級(jí)與實(shí)測(cè)誤差分別小于2dB和3～4dB。后來，在2004年《流體機(jī)械》雜志第1期又發(fā)表了改進(jìn)的葉片力模型，題目是“低壓軸流風(fēng)機(jī)的噪聲頻譜預(yù)估與實(shí)測(cè)”，預(yù)測(cè)二臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)噪聲的1/3倍頻譜的趨勢(shì)和實(shí)測(cè)符合良好，絕大部分頻譜的誤差小于3dB，最大誤差小于5dB(只是個(gè)別頻譜)，噪聲頻譜預(yù)測(cè)有這樣結(jié)果，已屬很不容易。2004年我們和日本一公司簽定了一項(xiàng)合作項(xiàng)目，要求我們預(yù)測(cè)一臺(tái)離心風(fēng)機(jī)的噪聲，作為首期工作我們進(jìn)行了單個(gè)葉輪的噪聲預(yù)估，將尾流模型首次推廣到離心葉輪，得到成功，預(yù)測(cè)的總聲壓級(jí)和實(shí)測(cè)誤差小于3dB�，F(xiàn)在有一德國公司提供給我們一個(gè)SYSNOISE 5.6聲學(xué)計(jì)算商用軟件，要求我們?yōu)樗麄兊囊粋�(gè)烘干機(jī)用的離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行噪聲預(yù)估，美國一公司也要求我們合作進(jìn)行軸流風(fēng)機(jī)噪聲預(yù)估工作，均已開始工作，我們準(zhǔn)備都用聲學(xué)數(shù)值模擬方法，已安排一名博士和二名碩士生做這一工作，盡管難度大，但這是國際前沿工作，又特別有用，現(xiàn)在大家都在起步，相比之下，我們具備更好的工作基礎(chǔ)和工作條件，應(yīng)該積極去做。
　　
高性能風(fēng)機(jī)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法

　　風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，但流道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且是擴(kuò)壓流動(dòng)，很易引起嚴(yán)重的分離流，同時(shí)又有動(dòng)、靜部件，不僅是不定常流，而且動(dòng)、靜部件間的間隙又產(chǎn)生二次流，所以風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)是復(fù)雜的不定常三維流動(dòng)，數(shù)值模擬十分困難。限于目前計(jì)算條件，工程上對(duì)風(fēng)機(jī)流場的數(shù)值模擬均按準(zhǔn)定常計(jì)算，且多采用相對(duì)簡單、但很流行的湍流模型計(jì)算，但模型只適合于小分離流，也不能正確定量流動(dòng)細(xì)節(jié)，但根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研和我們的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于氣動(dòng)力設(shè)計(jì)良好的風(fēng)機(jī)，在設(shè)計(jì)工況附近，用湍流模型和準(zhǔn)定常處理，對(duì)于風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能的數(shù)值預(yù)估是完全可以做到和實(shí)測(cè)結(jié)果吻合很好。另一方面，由于有了很多的關(guān)于風(fēng)機(jī)三維粘性流動(dòng)數(shù)值模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)過去按一維、二維理想流的工程設(shè)計(jì)中的一些重要的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)(也可稱為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則)，其中許多需要修改。以離心風(fēng)機(jī)而論，例如按Eck理論，最佳氣流進(jìn)口角為35.4°，設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮有攻角，所以一般設(shè)計(jì)葉片幾何進(jìn)口角為37°～38°，實(shí)際上，按數(shù)值優(yōu)化結(jié)果，可以小到27°；又如按工程方法，如全壓不夠，可增大葉片幾何出口角來補(bǔ)救，但數(shù)值優(yōu)化結(jié)果是葉片幾何出口角到一定數(shù)值(如81°）后再增大，全壓反而會(huì)下降；又如Eck認(rèn)為進(jìn)口加速系數(shù)應(yīng)大于1，這樣葉輪進(jìn)口是加速流動(dòng)，可減少進(jìn)口分離，后來我們認(rèn)為減少葉輪進(jìn)口流動(dòng)速度能改善葉輪流動(dòng)，所以按經(jīng)驗(yàn)，建議可取0.7~0.8，實(shí)際上按數(shù)值優(yōu)化可小到0.6；其它還有一些準(zhǔn)則也應(yīng)該改變，這里不能一一而論。這些參數(shù)的變化，對(duì)風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)力圖改變很大，對(duì)氣動(dòng)性能影響也很大，所以原有的工程方法需要改進(jìn)。當(dāng)然改進(jìn)內(nèi)容還應(yīng)包括葉片流道的流型選取和提出新的結(jié)構(gòu)等。如我們利用航空上吹氣邊界層控制原理，提出長短葉片開縫結(jié)構(gòu)，縫隙大于10mm，可確保縫隙不會(huì)堵塞，這種結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展風(fēng)機(jī)工作的高效區(qū)，大大改善非設(shè)計(jì)工況性能。所有這些在現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法中稱為改進(jìn)的工程設(shè)計(jì)方法。所以現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法內(nèi)容是：首先根據(jù)改進(jìn)的工程設(shè)計(jì)方法給出綜合性能較好的風(fēng)機(jī)通道型線；然后數(shù)值模擬風(fēng)機(jī)整機(jī)(包括進(jìn)風(fēng)口-葉輪-蝸殼，且考慮間隙)三維粘性流動(dòng)，來分析比較其內(nèi)部流場，為改進(jìn)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，好中選優(yōu)，優(yōu)化目標(biāo)是在滿足風(fēng)量和風(fēng)壓的前提下，效率越高越好；最后通過樣機(jī)研制和現(xiàn)場性能試驗(yàn)來檢驗(yàn)和修正設(shè)計(jì)方法并得到高性能產(chǎn)品。這里改進(jìn)的工程設(shè)計(jì)方法是數(shù)值優(yōu)化計(jì)算和高性能產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，數(shù)值模擬是關(guān)鍵，其難點(diǎn)是如何使它對(duì)風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能預(yù)估能和實(shí)測(cè)結(jié)果吻合�，F(xiàn)場性能試驗(yàn)用來修正設(shè)計(jì)和改進(jìn)數(shù)值模擬方法。經(jīng)過這樣多次循環(huán)，最后獲得高性能的風(fēng)機(jī)產(chǎn)品。由于數(shù)值模擬是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的關(guān)鍵和難點(diǎn)，下面再專題敘述。應(yīng)該指出，這種方法目前只能優(yōu)化設(shè)計(jì)和預(yù)估風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能，不能預(yù)估噪聲，這是由于離心風(fēng)機(jī)還無法預(yù)估噪聲，而本方法中的改進(jìn)工程設(shè)計(jì)已考慮到低噪聲風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)要求，這樣，一般而言，高效率就意味著低噪聲。



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