对旋式轴流通风机变角度条件下特性匹配的研究

采用Realizablek-ε湍流模型和压力边界条件对对旋式轴流通风机从集流器到扩散器出口的内部流场进行了数值模拟。通过改变前后级叶轮叶片的安装角,揭示了其安装角变化对流量和压头的影响,使得两级叶轮压升更加合理。为提高对旋风机的运行效率和运行安全性提供了依据。     

多级离心鼓风机内部流场分析及结构改进

为了较好地反映多级离心鼓风机内部的流动特征,应用CFX软件及标准κ-ε湍流模型,对两级离心鼓风机进行了整机三维流场的数值模拟,进而预测出整机的性能曲线。模拟结果表明,鼓风机内部沿着流道,静压、总温整体呈现上升趋势,两级叶轮内速度分布比较相似,第2级叶轮的静压升略高于第1级,但第2级叶轮内流场分布的非对称性比第1级明显。分析了回流器流道内的流场,回流器流道内有比较严重的流动分离,给出回流器结构的具体改进方案,预测结果表明,改进后的回流器内部流动分离得到抑制,性能改善。研究结果可为多级离心鼓风机性能的改进提供参考。     

动叶安装角对矿用对旋主通风机内部流场及性能的影响

对以压入式工作的FBCDZ-10-No20型矿用对旋主通风机进行三维非定常流场数值模拟,研究叶片安装角的变化对风机内部流场及性能的影响。研究表明:随着叶片安装角的增大,两级叶轮的做功能力逐渐增强,出口气流的旋转运动变得更加强烈,气流进出口的静压差变大;随着安装角的增大,叶片压力面的静压和吸力面的压力梯度都明显增大,且第2级叶轮的变化幅度大于第1级叶轮,与其他2种安装角相比,β=+3°时的叶片表面静压分布呈现出更显著的周向不均匀性;随着叶片安装角的增大,两级叶轮的轴功率均增加,但第2级的增加值高于第1级。     

矿用对旋通风机两级负荷匹配特性分析与试验

通过对一台矿用对旋式通风机在非额定工况上叶栅的流场分析,得到该通风机在一定角度下前后级叶栅的气流参数及负荷的分布情况,并揭示造成两级负荷不一致的内在原因,然后又对一台对旋式通风机模型机的性能试验,得到了两级叶栅在一定角度下负荷的变化规律,试验结果与理论分析数据基本吻合。根据理论分析及试验结果,定性地给出了达到两级负荷匹配时叶片安装角的变化规律。     

矿用对旋轴流风机小流量工况下内部流动数值模拟

由于轴流式通风机小流量工况出现的非稳定工作特性,由此带来的缩小了风机的安全可靠运行区域,严重时可能带来颤振毁坏设备等安全性问题。通过数值模拟手段,对一矿用对旋式轴流式通风机小流量工况内部流动进行了深入研究。     

叶顶间隙对压入式矿用对旋主通风机叶顶区域流动性的影响

为了研究叶顶间隙对压入式矿用对旋主通风机叶顶区域流动的影响,分别针对2mm、3mm和4mm三种叶顶间隙下风机全流道内的非定常流动进行数值模拟。结果表明：随着叶顶间隙的增大,在峰值效率工况下,叶顶区域的熵损失显著增大,后级叶顶区域的流动损失明显高于前级;在近失速工况下,前级叶顶区域出现了前缘溢流、尾缘反流现象,前级叶顶区域的流动损失比后级更大。在较大的叶顶间隙下,前级前缘叶顶泄漏流形成松散的涡系结构,诱导叶顶间隙的中部和尾缘区域的泄漏流形成回流和二次泄漏,堵塞叶顶区域的通道入口,引起“突尖型”失速起始扰动的发生。     

对旋轴流式通风机轴承易损原因的探讨

利用叶栅进口及出口速度三角形探讨了对旋轴流式通风机二级风机轴承较一级风机轴承易损的原因,并经实验和流场数值模拟得到证实,据此提出了解决的方案。     

对旋式通风机叶片及周围气流振动特性的数值研究

建立煤矿局部通风用对旋式通风机叶轮叶片的三维几何模型及计算叶片振动的数学模型,采用有限元仿真方法完成叶轮叶片的振动模态分析,获得不同振型下的振动频率;建立对旋式通风机整机三维几何模型,采用有限体积法完成叶片周围气流压力脉动特性的分析,提取了压力脉动在时域及频域范围内的分布。数值研究方法对对旋式通风机叶片的强度校核及气动噪声控制具有重要参考价值。     

进气型式对压入式矿用对旋主通风机内部流动及性能的影响

为了研究3种进气型式对风机内部瞬态流场的影响,采用SST k-ω湍流模型结合自动近壁面处理方法,对包括进气风道在内的压入式矿用对旋主通风机装置全流道内的三维流动进行数值模拟,并应用FFT技术对风机叶轮内部的瞬态压力变化进行频谱分析,得到叶轮流场内部的压力脉动频谱。分析结果显示,相对于无畸变进气型式,弯管畸变与复杂畸变进气型式严重恶化了对旋风机叶轮上游进气风道内的流场,从而显著降低了风机的性能;而且,第二级叶轮内部流场的压力脉动幅值最大,气流沿周向的流动不均匀性增加。     

基于Fluent的对旋轴流通风机内部流场分析北大核心

利用Gambit建立对旋通风机数值模拟模型和计算网格,在Fluent软件平台上,采用Interface边界条件处理计算模型中不同区域间的交界面,SIMPLE算法耦合压力速度,Segregated隐式算法求解Navier-Stokes方程,在定常条件下对对旋通风机内部流场进行了全流道数值模拟。同时结合模型机的试验结果,模拟预测了模型机的气动性能,得到内部流场速度分布情况、压力分布状况和湍流强度分布特点,揭示了对旋通风机的内部流动特征。可为对旋通风机流道设计及内部流动控制提供参考依据。     

基于Fluent的对旋轴流通风机内部流场分析

利用Gambit建立对旋通风机数值模拟模型和计算网格,在Fluent软件平台上,采用Interface边界条件处理计算模型中不同区域间的交界面,SIMPLE算法耦合压力速度,Segregated隐式算法求解Navier-Stokes方程,在定常条件下对对旋通风机内部流场进行了全流道数值模拟。同时结合模型机的试验结果,模拟预测了模型机的气动性能,得到内部流场速度分布情况、压力分布状况和湍流强度分布特点,揭示了对旋通风机的内部流动特征。可为对旋通风机流道设计及内部流动控制提供参考依据。     

轴流风机串列叶栅的特性研究与风机改进设计

煤矿和电厂轴流风机使用过程中普遍存在效率低、变工况能力差、风压和风量不稳定等问题,基于常用的RAF-6E翼形设计的串列叶栅轴流风机变工况能力强,效率高。通过数值模拟,研究了串列叶栅的流动特性及机理。模拟表明轴流风机串列叶栅间的流体流动稳定,分离几乎消失,风压和风量稳定。基于上述优点改进设计出高效率的串列叶栅轴流风机。基于串列叶栅设计的轴流风机有着优越的性能,其效率可以提升14.2%,风压提高了300 Pa,增强了使用风机过程中经济性,为煤矿和电厂的安全高效生产提供了保障。     

基于控制速度分布的离心风机叶轮的改进设计研究

首先对某后向离心风机性能进行试验和数值对比,验证数值结果的精度及有效性;然后在叶轮主要结构参数保持不变的情况下,通过同时控制叶轮流道内子午速度Cm和相对速度W沿流线方向的分布,设计出新的叶轮,并分析了改进前后整机性能和内部流场的变化。结果表明,改进后的风机在设计流量下全压提高了3.9%,效率提高了10.2%,风机性能整体显著提高;叶轮流道内全压分布更有规律,速度分布更加均匀,流动分离得到有效抑制。所提出的控制叶轮内速度分布的设计方法可为高效节能离心风机的改进设计提供参考。     

对旋式通风机叶片安装角的变化对气动性能的影响

通过试验研究阐述了对旋式通风机两级叶轮叶片安装角的变化对气动性能的影响。分析试验表明在风机Ⅰ、Ⅱ级叶轮匹配的条件下,Ⅰ级叶轮叶片安装角起改变风压作用,Ⅱ级叶轮起到改变流量作用。     

对旋风机气动噪声仿真与试验研究

为实现局部通风机高效、低噪、可靠运行的目的,对FBD No8.0对旋风机实物建立三维模型,用Fluent软件对不同轴向间距及不同工况下的对旋风机气动噪声进行数值模拟,借助LMS噪声测试模块对通风机不同工况下入口噪声进行了测试。仿真结果表明:两级叶轮叶顶处声功率较高,轴向间距为0.7时,叶片声功率最低,增大轴向间距,较高的声压级向中低频段移动。大流量工况下,增大轴向间距降低噪声只在一定范围内效果明显;小流量工况下,轴向间距的变化对于声压级虽有影响但并不明显。试验结果表明:当流量减小时,通风机噪声先减小后增大,总噪声在设计工况下较小,对旋风机设计在噪声控制方面合理。     

轴向间隙对对旋式通风机性能影响的数值模拟研究

基于叶片数约化方法,建立了矿用对旋式通风机单流道计算模型,并运用CFD方法对其进行三维定常湍流流场的数值模拟。针对4种不同轴向间隙,重点分析了轴向间隙的变化对通风机性能的影响。结果表明,随着轴向间隙的增大,轴向间隙径向截面上的涡量和湍动能逐渐减小,两级动叶轮之间的相互干涉作用逐渐减弱,从而提高了流动的稳定性;但是轴向间隙内的全压损失随着轴向间隙的增大逐渐增高,因此降低了通风机的全压和效率。     

矿井大型轴流式通风机整机流场的数值模拟

针对矿用两级轴流式通风机建立整机几何模型,选用非结构化网格,通过求解三维N-S方程对其全流场进行了数值模拟。主要分析了通风机内部特定面处的压力场、速度场及涡量场的分布,揭示了轴流式通风机内部流场的基本特性。数值模拟结果可为通风机的设计参数优化和内部流动优化提供参考,对提高轴流式通风机的整体性能和运行安全性具有重要的工程应用价值。     

基于LabVIEW对旋式通风机性能测试分析系统研究

研究了对旋式通风机各个性能参数的测试方法,阐述了叶轮叶尖气压法测量对旋式通风机两级叶轮转速的原理及操作方法,开发了对旋式通风机性能自动测试分析系统,包括硬件平台及可供用户根据实际需求修改的软件平台。经试验证明,该测试分析系统能够实现对旋式通风机多参数实时采集与处理,快速、准确地进行性能自动测试与分析,自动生成性能测试分析报表。     

插板式进气畸变对对旋风机内流特性的影响

为了研究插板式进气畸变对风机内部瞬态流场的影响,采用SST k-ω湍流模型对包括进气风道在内的矿用对旋主通风机装置全流道内的三维流动进行数值模拟,详细分析了插板式进气畸变条件下对旋风机的内流特性。结果表明：与均匀进气型式相比,插板式进气畸变恶化了对旋风机上游进气风道内的流场,导致畸变区内叶轮进口相对气流角减小,叶片通道堵塞,严重时风机将发生旋转失速|由插板式进气畸变所诱导的位于通道下方的涡对,使得位于同一畸变区内的两个叶片的静压载荷分布具有明显差异,严重影响叶轮、叶片的工作状态|沿整个叶片高度方向,插板式进气畸变对叶尖区域的影响显著。     

对旋式通风机全流道与单流道内部流场的对比分析

分别建立对旋式通风机全流道模型和单流道模型,应用标准κ-ε湍流模型和SIMPLE算法,求解三维时均雷诺N-S方程,对对旋式通风机全流道和单流道进行三维定常湍流流场的数值模拟,得到前后级叶片压力面与吸力面、3个轴向位置截面的压力分布图。将二者结果对比分析发现:由于两级叶片的交互作用,从全流道的计算结果可以看出,叶轮流道截面图上的压力并未显示出良好的周向对称性,并且单流道模型的设定只是一种近似,所以若要获得更为全面准确的流场信息,应选用全流道模型进行数值模拟。这也为对旋式通风机计算模型的选取提供参考。