双凹槽叶顶结构下的轴流风机性能及叶片振动特性研究

叶顶采用双凹槽结构是一种通过有效阻碍叶顶泄漏流进而改善叶轮性能的措施之一。基于FLUENT数值模拟软件,以OB-84型动叶可调式轴流风机为研究对象,模拟风机在原叶顶及三种不同开槽深度的双凹槽叶顶下的性能,探讨间隙内部及其附近泄漏流场变化及损失分布特征;并利用ANSYS有限元动态分析模块校核原叶顶及双凹槽叶顶时叶片的振动特性。研究表明:双凹槽叶顶结构改善了泄漏流场的分布,阻碍了泄漏流的发展,削弱了泄漏流与主流的掺混;采用双凹槽叶顶结构后风机性能发生显著变化,设计工况下风机全压有所下降,同时效率得到一定程度的提高;开槽深度对风机性能的影响在设计流量附近较为显著,而在大流量下对风机性能影响较小;设计工况下叶顶开槽深度为3 mm时风机具有最优的性能,效率较原风机提高了1.05%,喘振裕度也有所改善。叶片振动特性的校核结果表明双凹槽叶顶下叶片各阶固有频率较原叶顶时均有所增加且避开了叶片通过频率,即采用双凹槽叶顶结构不会引发叶片共振。     

安装角和切割量对矿用轴流式风机通风安全性的影响

轴流式通风机作为煤矿通风系统的核心,其不同的叶片安装角和切割量对风机运行时的工作安全有较大的影响。因此,对不同安装角和切割量情况下风机的运行特性进行研究。利用仿真分析软件建立了动叶可调轴流式通风机的三维分析模型,对风机叶轮叶片的安装角和切割量不同情况下的风机的全压性能、工作效率、熵产率变化情况进行研究。结果表明:当安装角相同时,切割量越大风机工作时的全压、效率越高,当切割量相同时,安装角越大,风机工作时的全压越高,风机效率的最高值向着大流量侧倾斜,风机运行的稳定性就越高,运行就越安全。     

叶片切割量对轴流风机工作性能影响的研究

针对轴流式通风机在运行过程中叶顶流动损失大、熵产低的情况,利用流体仿真分析软件建立了风机的三维结构模型,对不同切割量情况下的风机运行状态进行了分析.分析结果表明,当风机的安装角一致时,叶片切割量越大,风机运行时的叶顶流动损失越大;风机全压越小,整机的熵产越大.该研究结论可为优化风机结构,提高运行效率和稳定性奠定了基础.     

矿井通风机防涡圈结构对风机全压效率的影响

利用FLUENT仿真分析软件对风机在不同防涡圈结构工作时内部气流流动和泄露状况进行分析,结果表明采用圆锥型防涡圈结构能最大限度提升离心式通风机运行时的全压效率。该结果可为矿用通风系统离心式通风机的结构优化提供理论基础。     

矿井风机特性可视化模拟研究

风机可视化模拟是矿井通风系统模拟的基础之一,通过对通风机运行特性分析,找到风机模拟运行基本参数,通过对风机静态参数、动态参数模拟,完成虚拟通风机的建立和虚拟风机的可视化动态旋转及仿真控制操作,为矿井通风系统提供了模拟通风动力参数和可视化风机模型.     

一种集群式指状电磁铁的结构设计及研究

合理的磁路结构及均匀的磁场强度对磁流变抛光效果起着至关重要的作用,基于电磁铁的特性并结合集群磁流变技术,设计了一种集群式指状电磁铁。详细分析了集群式指状电磁铁的结构设计,通过Ansoft有限元仿真对集群式指状电磁铁的结构进行仿真及优化。优化结果显示：当凹槽间隙为1 mm、凹槽深度为2 mm且凹槽进行圆弧处理时,两磁极磁指区域表面可以获得比较均匀的面域磁场。经试验证明,磁极头磁指处磁感应强度的测试曲线与仿真曲线趋势吻合度达87.5%,符合集群效应,磁场强度满足集群磁流变抛光的要求。     

金属泡沫离心通风器内流体流动阻力特性研究

首先,运用FloEFD软件对金属泡沫离心通风器内流体流动进行三维数值仿真;然后,分析通风器流动阻力特性,并对通风器阻力特性进行实验研究;最后通过对比实验数据优化三维仿真计算,制定金属泡沫离心通风装置阻力特性分析方案,为结构优化提供依据。     

基于CFD的矿用轴流式风机工作流场分布的研究

针对现有矿井深度大、巷道长,矿井通风系统在进行长距离送风时,风机常出现风量不足、流场紊乱、效率下降的问题,依据CFD(流体动力学)原理,对矿井通风机在工作时的流场分布情况进行研究,根据分析结果提出了以改变风叶安装角度的方式来提升风机的运行效率,为优化风机结构,确保矿井通风系统工作的稳定性和可靠性奠定基础。     

罗茨风机动态特性数值分析

为改善罗茨风机动态特性,提高其运行的稳定性和安全性,针对某型罗茨风机进行了三维实体建模,采用商用计算软件ANSYS Work-bench对该罗茨风机整体结构进行了有限元数值分析,获得了罗茨风机转子系统和机体的模态特性及机体的谐响应特性,并分别给出了罗茨风机转子系统和机体的前6阶固有频率和固有振型以及机体的谐响应特性曲线。研究结果表明:罗茨风机振动变形量最大位置在支撑腿处,当激励频率为300～500Hz时,罗茨风机转子和机体的振动较大;当激励频率为400Hz时,振幅达到最大值。     

针阀体密封端面漏油原因分析及密封微凹结构优化设计

针对某型号针阀偶件在试验验证中容易产生暴漏的问题,首先分析了暴漏产生的原因,其次建立针阀体密封端面不同微凹结构的三维模型,并使用ANSYS进行静力学仿真分析,根据仿真分析结果对微凹结构进行了优化设计并进行了仿真分析验证。仿真结果表明:不同数量、宽度以及深度的环状微凹结构对接触状态有很大的影响;且当密封微结构为宽0.5mm,深2μm的环状凹槽时,其接触面积可以较初始平面接触面积增大2.37%,这使针阀体与针阀套之间的密封问题得到改善。     

含预制裂纹的弧形膜片压力控制技术研究

为了满足双药室发射时对弹丸启动压力的精确控制,并同时解决另一药室可能出现的串火隐患,设计了一种含预制裂纹的弧形膜片。利用三维建模软件完成了膜片的初始模型设计,膜片主体部位为一拱形薄膜,其中凹面为正面,凸面为反面。凹面中含有预制刻槽,通过改变刻槽的深度,可以调节正向冲破压力,实现对弹丸启动压力的控制。凸面的拱桥形结构则使膜片具备了反向承压的能力。使用数值计算的方法建立了双药室弹药的内弹道计算数学模型,得到了两个药室各自的压力-时间曲线。通过有限元分析软件对所建立模型进行了分析,将所计算的内弹道结果作为仿真输入条件,仿真结果验证了所设计的膜片结构具备正向冲破,反向承压的能力,并得到了膜片的大致尺寸。利用仿真结果进行了进一步优化设计,制造出不用刻槽深度的膜片进行选型试验,试验结果表明所设计膜片采用2.5mm刻槽深度时能够满足双药室发射的使用需求,对变威力发射及压力控制技术的研究具有一定的指导意义。     

第一级风叶安装角对矿井通风机运行特性的影响研究

为了提高矿用轴流式风机在运行过程中的效率和稳定性，利用流体仿真分析软件，对第一级风叶在不同安装角情况下的风机运行特性进行分析。结果表明，第一级风叶安装角的偏离度越大，风机运行时的效率和全压越低，噪声越大；当风机在额定流量一定的情况下，叶片安装角负向偏离时的运行特性优于正向偏离时的特性。     

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。     

不同叶片切割量下机电类风机的工作特性研究

叶片切割量是机电类风机的一个关键参数,直接关系到风机运行时的效率和稳定性,为了研究不同风叶切割量情况下的风机运行特性,采用FLUENT流体仿真分析软件,对轴流式通风机在不同叶片切割量情况下的工作特性进行分析,结果表明叶片的切割量对风机工作时的全压和效率有显著的影响,为了确保风机在常用的工作区间稳定运行,叶片切割量应保证风叶的叶顶间隙不变.     

海底沉管隧道射流风机通风效果影响因素的研究

针对海底沉管隧道"高度有限,宽度有余"的矩形断面结构特点,运用计算流体力学软件建立沉管隧道射流纵向通风方式的三维数值仿真模型,研究海底沉管隧道射流纵向通风方式的通风效果,通过正交试验分析沉管隧道内射流风机安装高度、安装角度、轴向净间距等安装因素对隧道通风效果的影响规律与影响程度,优化沉管隧道内射流风机布置形式,提高通风效果。分析结果表明:多种因素对隧道内风速影响的主次顺序为:射流风机安装高度、安装角度、轴向净间距;考虑海底沉管隧道高度有限的特点,可通过增加射流风机组安装角度来有效提高隧道内通风效果。     

一种新型垂直轴风力机的尾流特性研究

以塞内加尔式风机为原型,结合垂直轴风机和水平轴风机的特点,研究一种风轮水平放置的新型结构的风机。利用ANSYS Workbench软件搭建风机模型,分析风机结构及周围流场的分布。基于空气动力学原理和流体力学软件,对风机的流场特性模拟仿真。分析在有无障碍物影响时,风机在风场中的受力,由障碍物对流场的阻碍作用提出了并行放置两排高低不同的机组的新型结构。对此风机附近流场尤其下风侧的尾流进行研究和仿真,结果显示,全新的机组结构能提高的风能利用率,充分利用风能,仿真验证了两排风机系统的可行性,为风电场机组的进一步优化提供了依据。     

架空乘人装置驱动系统动力学特性的研究

针对现有架空乘人装置的驱动系统由于速度稳定性差而导致乘人装置在运行中出现大幅晃动的现象,通过对架空乘人装置驱动系统结构和工作特性的研究,结合其在工作时的受力情况,利用三维建模软件建立传动系统的三维结构模型,并利用ADAMS仿真分析软件建立了传动系统工作时钢丝绳的振动特性方程,对不同运行速度下的振动特性进行研究。研究结果可为优化架空乘人装置的结构、提升其工作可靠性和稳定性奠定基础。     

高性能MEMS电容压力传感器的设计及其热分析

为了进一步提高接触式电容压力传感器的性能,设计了一种高性能双凹槽结构的接触式电容压力传感器,并对该传感器在高温环境中的总体性能进行了分析。推导了热传导和热弹性理论,并对影响传感器热分析的各个因素与温度的依赖关系进行了描述;在整个分析过程中,使用ANSYS软件并结合有限元方法对全尺寸传感器的热效应进行模拟。结果表明,在接触工作状态双凹槽接触式电容压力传感器的温度对输入(压力)-输出(电容)特性的影响是线性的,且线性范围内初始压力随温度的升高而降低;当温度载荷为550 K时,双凹槽结构的灵敏度为1.21×10-6pF/Pa,比传统单凹槽的0.8×10-6pF/Pa高出50%,表明该压力传感器有着非常优异的高温特性。     

罗茨风机流场分析

采用Solid Works软件建立罗茨风机的三维实体模型,应用Fluent软件对其内部流场进行CFD仿真,并分析关键流场参数对风机出口速度的影响规律,为进一步研究其工作性能、优化其结构参数奠定基础。     

风机盘管变结构性能的模型分析

为研究风机盘管的机械结构参数变化对换热性能的影响,对翅片管换热器的热湿交换过程进行分析,并建立稳态仿真模型。采用等价干工况的方法对风机盘管的湿工况进行分析计算,避开了析湿系数的求解,使得计算更加简单和准确。在此基础上,利用稳态分布参数仿真模拟,对改变风机盘管翅片管式换热器的机械结构参数时的运行特性进行了详细计算,为风机盘管结构设计的优化提供了理论基础。