高效低噪声地铁风机气动设计及数值模拟

主要对地铁风机设计中的空气动力学特性进行研究。首先,对各型地铁风机的原理及设计特点进行了分析总结;其次,编写了高效低噪声地铁风机C语言设计程序,并设计了一款10号地铁风机;最后,对所设计的风机用CATIA建立三维模型,并用FLUENT软件进行数值模拟。数值模拟与程序设计比较结果显示,所使用的设计方法、编制的C语言设计程序以及所使用的数值模拟方法均是可靠的、实用的,可以用于地铁风机的实际设计中。     

完全可逆地铁风机的三维优化设计

采用试验设计、流场结构分析和叶片造型调整相结合的方法,对完全可逆地铁风机进行三维优化设计。结果表明在不改变风机外径、转速和叶尖间隙的情况下,风机的性能得到大幅改善。设计工况下,风机正转全压效率达到82.3%,比初始设计提高9.1%;风机反转全压效率达到79.1%,比初始设计提高3.3%;风机的内部流场合理,没有明显的分离和回流;风机出口低压区得到明显改善。风机的性能曲线比较平滑,变工况性能好;经性能试验验证,优化设计后的风机各项指标均达到了设计要求。     

中低压轴流风机流型优化的数值模拟与试验分析

利用先进的CFD技术对不同环量指数(等环量指数、变环量指数和优化计算得到的环量指数)所设计的风机进行对比模拟。并对现有风机进行了数据实测,从而验证物理模型的正确性。结果表明,采用优化环量指数设计的风机的效率比采用另外2种环量指数设计的风机的效率高大约3%,但是优化环量指数的风机效率曲线相对较陡,当风机的实际运行工况与设计工况发生较大偏离时,优化环量设计的风机效率低于等环量法所设计的风机。     

高效风机的设计及CFX仿真分析

阐述了高效风机的结构形式,对影响风机效率的因素进行了分析,提出了高效风机的设计原则。并设计出风机的主要部件叶轮、蜗壳和集流器,在此基础上,基于CFD理论与标准的湍流模型,运用流体计算软件CFX,在不同工况下该风机叶轮蜗壳耦合流场进行了数值模拟研究。并对流场细节、风机全压和效率进行分析,结果表明：设计出的风机效率高、气体流动性好。     

一种新型风机三维参数化设计方法

提出了一种新型风机CAD设计方法.利用CATIA软件的强大功能,在基于事例设计(CBD)原理的基础上,建立了通风机三维模型事例库、风机零部件尺寸参数库以及风机零部件数据库,用VB开发了人机界面并把各库相连、集成,形成了风机三维参数化设计数据库系统,最后用尺寸驱动的方法实现了风机的三维参数化设计.     

离心风机滚动轴承箱的改进设计

大型离心风机由于转子重量大、转速高并且风机运行中轴承的发热量较大,为此大型离心风机的滚动轴承箱需要通冷却水对轴承箱进行降温,以确保风机轴承的安全稳定运行。通过对离心风机轴承箱结构的改进设计在风机使用现场无冷却水、环境温度高的条件下保证风机轴承的安全运行,提出了滚动轴承箱润滑、冷却改进设计的新思路、新结构,为风机使用厂家节约大量的水资源,又保护了环境。     

基于SolidWorks二次开发的风机塔架参数化设计

介绍了Solid Works参数化设计的方法及以VB为开发环境对风机塔架参数化设计进行二次开发的流程,通过调用API函数进行设计表格操作、零件建模、组件装配,最终实现风机塔架参数化设计自动建模,提高了风机塔架设计效率。     

通风系统的系统效应与系统节能

据统计,目前通风系统中60％的风机运行效率低于其设计选型时的效率,导致通风系统满足不了设计要求,并常常造成风机制造商、设计院、建设单位和使用单位之间的矛盾。实际上,风机的实际运行状态不仅仅取决于风机自身的性能特性,还取决于系统阻力特性以及风机与系统匹配特性。从通风系统管路设计案例,综合分析了风机运行效率偏低和风机与系统不匹配的原因,阐述了系统效应是导致风机运行效率偏低和系统运行指标不达标的主要原因。建议在通风系统设计阶段就应考虑系统效应对系统阻力的影响,在施工阶段严格按照设计进行施工。     

离心通风机设计软件系统的开发

介绍了风机设计软件系统的结构、原理与功能,展示了如何依靠计算机进行风机的辅助设计。应用风机设计软件系统,可以降低风机制造成本,缩短工期,提高经济效益。     

射流风机的消声器设计

分析了射流风机使用中易出现噪声超标的现象,提出了一种射流风机消声器设计方法,能适用于不同类型的射流风机,并举例进行了设计验证、计算。     

BDK63型对旋风机的改进设计与性能研究

针对 BDK6 3原对旋式轴流通风机存在的两级动叶功率不匹配、效率低的缺陷 ,用混合设计法对该型风机的叶轮进行改进设计 ,使风机的工业利用区扩大 ,性能有明显地改善 ,是对现风机改进的一种途径     

A mass addition approach to the bypass turbomachine through flow inverse design problem

In the design of a low bypass ratio fan stage, this paper links the through flow inverse design problems of the fan rotor, the core channel fan stator and the bypass channel fan stator together, as an organic whole, with the fan splitter aerodynamic design problem. It forms thus a unified through flow inverse problem for two-channel turbomachines. While an overall quasi-radial-equilibrium of the streamlines is iteratively achieved among five parts — the fan rotor, the core channel fan stator, the bypass channel fan stator, the fan splitter and the position of the fan splitter, the blading processes for one fan blade, two fan vanes and one fan splitter ring are performed. This method designs in one pass a fan stage and a splitter with a precise bypass ratio. Its primary and key approach scheme is the introduction of a mass addition flow half way through the through flow streamline development. This scheme can serve as a new feature which can be inserted into those existing through flow programs. When subtracting a mass flow after adding a mass flow, alternatively, this scheme can also be used to treat the inverse design problem of a fan/compressor rotor blade with part-span shrouds. This paper was presented at the 9^th Asian International Conference on Fluid Machinery (AICFM9), Jeju, Korea, October 16–19, 2007.     

An optimal design for axial-flow fan blade: theoretical and experimental studies

The technique of inverse design problem (IDP) for optimizing the three-dimensional shape of an axial-flow fan blade based on the desired airflow rate is presented in this work. The desired volume flow rate of air can be obtained from the airflow rate of the existing axialflow fan by multiplying it with a constant which is greater than unity. The geometry of the redesigned fan blade is generated using numerous design variables, which enables the shape of the fan blade to be constructed completely; thus the technique of parameter estimation for the inverse design problem can be used in this study. Results show that with the redesigned optimal fan blade, the airflow rate of fan can be increased, thereby improving the performance of the axial-flow fan. Finally, to verify the validity of this work, the prototypes of the original and optimal axial-flow fan blades are fabricated and fan performance tests are conducted with these blades on the basis of the AMCA-210-99 standard. The algorithm used in the present study can be applied to the blade design problem in any propulsion and power systems.     

双进气高效离心风机的设计优化

本文以对双进气离心式通风机进行优化设计为目标,以单进气离心风机模型、双进气叶片对齐离心风机模型及双进气叶片错位离心风机模型为研究对象,用CFX软件分析三个模型的流场分布,并计算其流量、全压和效率关系,研究其流场分布。本文提供了双进气离心风机基础设计。     

通用离心风机参数化设计系统的开发

以通风机参数化设计理论为基础,结合三维建模软件 SolidWorks 和面向对象的 Visual Basic语言开发出通风机主要零部件的参数化造型和制图软件模块,实现了通风机参数化三维造型与二维工程图纸绘制相结合的通风机CAD系统。该系统通用性强,可维护性好,界面友好,操作方便,可显著缩短风机研发周期,提高风机设计效率,实现风机设计自动化。     

矿用轴流通风机叶片三维几何模型反求重构

通风机叶片形状是影响通风机气动性能的关键因素,为了引进和吸收先进的矿用轴流通风机叶片设计技术,采用反求技术对其三维几何模型进行反求重构.首先,根据通风机叶片设计特点规划测量路径,应用三坐标测量机(CMM)对矿用轴流通风机叶片表面曲面进行测量,提取通风机叶片表面曲面的三维点云数据.然后,在反求软件UG中,利用最小二乘拟合曲线检查法对所提取的点云数据进行异常点的剔除,运用弦高-夹角综合法进行点云数据的精简.最后,采用非均匀有理B样条(NURBS)对各截面数据点进行曲线拟合,并使用通过曲线组生成曲面的方法重构了矿用轴流通风机叶片的三维几何模型,这对矿用轴流通风机计算流体力学模拟和叶片优化设计具有重要意义.     

离心通风机机翼形叶片的型线设计与实体建模

针对离心通风机机翼形叶片复杂的型线造型，分析了叶片的结构形成；利用先进的三维设计软件Pro／ENGINEER对叶片进行实体建模，避免了传统的风机叶片手工设计画图效率低、误差大的缺陷，实现了风机叶片的快速、准确成型，提高设计开发的效率和精度。     

钛材通风机的制造和应用

简介了耐腐蚀用的钛材通风机的概况，重点了介绍了用钛材通同机取代普通通风机，以及钛材通风机的结构设计和制造工艺。