矿井通风系统中轴流对旋式风机两级叶轮转速匹配特性的研究

针对轴流对旋式风机在小流量工况下工作时经常出现二级驱动电机过载而造成的风机损坏以及在大流量下工作时会出现风机二级叶轮的效率低、压升低等问题,通过对通风系统的轴流对旋式风机在不同工况下叶轮叶片的转速进行匹配性研究,获取轴流对旋式风机在不同工况下运行的流量和振动特性。结果表明,当采用轴流对旋式风机风叶两级变转速匹配时能够在确保工作效率的情况下有效的避免二级电机的过载,同时能够提升在大流量工况下轴流对旋式风机的运行效率。     

对旋式风机在不同安装角下的性能优化研究

针对目前对旋式风机全压效率和全压低,工作稳定性差的现状,提出了一种正交组合优化设计方案,对两个叶片在不同安装角组合下的通风特性进行研究,结果表明,当前级叶片安装角为65°,后级叶片安装角为41.的情况下具有最佳的通风性能,此时风机运行的全压比优化前提升了 2.9倍,风机运行的全压效率比优化前提升了 67.5％,显著提升了运行可靠性.     

板型及机翼型对旋轴流通风机气动性能测试及比较

采用模型性能试验方法,对板型及机翼型叶片的对旋轴流通风机的气动性能进行了比较,通过测量这两种叶型的风机在不同叶片安装角下的流量、全压及轴功率,得到了叶片型线及安装角对风机气动性能的影响规律。试验结果表明机翼型叶片在全压效率、稳定运行范围及高效运行范围比相应的板型叶片具有优越性;在设计工况附近,机翼型风机的第一级叶轮安装角对气动性能的影响较大,而板型风机的第二级叶轮安装角对气动性能影响较大。     

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。     

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。     

矿井通风机双电机功率平衡控制技术的应用

针对对旋式通风机在远距离供风的情况下风量急剧下降、两级风机驱动电机功率匹配性差、风机易烧毁的问题,以流体动力学为基础,对不同叶片安装角情况下的风机功率匹配情况进行研究.分析表明,叶片的安装角越大,风机电机运行时的匹配度越高,但风机输出功率也越大.此研究可为优化风机结构、提升风机运行经济性奠定基础.     

导流器调节对风机性能影响的数值模拟

以M5-29型离心风机为研究对象,利用计算流体软件Fluent,对不同预旋角度下的离心风机进行数值模拟,分析风机流场及性能的变化,为改善风机运行调节提供指导。模拟结果表明:轴向导流器导叶为正预旋时,随着导叶角度β的增加,风机性能曲线向小流量区域移动,全压与效率下降,最高效率降低,高效率范围变窄,但最高效率点仍有68%;在小流量工况时,随着正预旋角度β的增加,叶轮流道内部的二次流及回流现象得到了有效改善;反预旋角度β为-30°时,气体在进入叶轮时冲击叶轮凹面(非工作面),促使风机叶轮内部产生涡流,效率降低。     

后级叶片安装角对轴流通风机性能的影响研究

针对后级叶片安装角对轴流通风机性能的影响,采用流体力学仿真的形式进行建模分析。选定后级叶片的安装角变化范围为±3°,对轴流通风机建立计算域模型,并对风机的静压效率及静压值进行模拟分析。结果表明,较小的后级叶片安装角适合于小流量的工况,较大的后级叶片安装角有利于提高轴流通风机高效运行的范围,适用于多工况的应用。     

矿用对旋式轴流风机失速下的数值模拟

由于矿用对旋式轴流风机小流量工况下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,严重时可能会引起设备的损坏。本文通过对矿用对选轴流风机的内部流场进行模拟仿真,分析了在风机失速工况下存在的一些基本特征变化,该方法可以解释风机在非稳定工况下流场的异常现象,其结果可为监控风机的可靠运行提供参考。     

变叶片安装角对旋风机气固两相流特性研究

针对某实际运行的矿用对旋风机叶片存在的磨损问题，采用SST k-ω湍流模型和Finnie磨损模型，对不同叶片安装角下风机内部气固两相流场进行了数值模拟研究。首先，选择风机静压、功率和效率为评价指标，进行了风机性能试验，对数值计算方法和模型的准确性进行了验证；然后，根据设计的6种叶片安装角方案，对叶片压力面的磨损特征和气固两相流风机流场的分布规律进行了分析；最后，对不同叶片安装角下气固两相流风机的性能进行了对比，确定了具有最佳抗磨效果和最优风机性能的叶片安装角方案。研究结果表明：相比于原始的叶片安装角，增大后级安装角后的叶片面平均磨损率降低了6.0×10^-8 kg/(m²·s);同时，增大后级安装角能够有效地缓解后级叶片前缘和尾缘处的分离涡现象，提高风机的性能，达到叶片抗磨的目的。     

叶片包角对可逆式泵性能影响的数值研究

为了有效利用能源,将泵在透平工况下运行回收高压液体能量,是节能技术的研究方向之一。叶片包角是可逆式泵设计时的主要参数之一。以比转速72的离心泵为研究对象,分别对不同叶片包角的叶轮进行了泵和透平工况的全流场数值研究。研究结果表明:对于可逆式泵,存在最佳叶片包角使泵的效率最高。随着叶片包角的增大,泵工况下的流量扬程曲线更加陡峭,轴功率逐渐减小;透平工况下的扬程、轴功率逐渐增加,流量扬程,流量轴功率特性曲线越来越陡峭。流场分析结果表明,叶片包角的增加,有效的改善了叶轮内部流场分布,使泵内部的流场分布更加均匀,研究结果对于可逆式泵的设计具有一定的指导意义。     

对旋式轴流风机全角度整机数值模拟及试验验证

通过对对旋式轴流风机采用不同的湍流模型进行多角度和多工况点整机数值模拟,并对比试制样机试验数据,探索湍流模型的规律性,为对旋式轴流风机全角度整机数值模拟下湍流模型的合理选择,提供了一定的依据;通过全角度整机数值模拟,有效地验证了全角度下风机的气动性能特性和设计工况点的合理性,并对I、II级叶轮叶片安装角进行正交数值模拟试验,筛选出I、II级叶轮叶片最佳匹配角度,通过进一步分析最佳匹配角度的气动性能,探索了两级叶轮功率最佳匹配关系。     

离心通风机蜗舌及出口流场的数值模拟分析

通过对离心通风机的变工况定常流动数值模拟,主要研究了蜗壳舌部及出口流场结构的演变规律,并分析了不同工况下所对应的风机特性变化实质,指出就蜗壳而言,其小流量工况时的"喉部"挤压现象、大流量时的出口流动漩涡及蜗舌回流现象,是影响风机整体特性及运行工况范围的主要因素之一;改善蜗舌及出口几何结构,可以有效提高风机的压头及运行效率.     

叶片切割对轴流风机性能影响的数值研究

叶片切割是解决实际风机裕量过大问题的一种简单而有效的手段。以OB-84型动叶可调轴流风机为研究对象,模拟叶片相对切割量为5%、10%和15%时叶顶间隙改变和不变情形下风机的性能曲线变化,探讨切割量、叶顶间隙对风机内流特征和性能的影响,得到切割前后风机运行工况点的关系式。研究表明,与原风机性能相比,叶片切割后全压和效率性能曲线均有不同幅度下移,叶顶间隙不变时在设计流量附近的性能优于叶顶间隙改变时的性能,过大流量下则相反;由于轴流风机参数裕量选择过大导致风机通常运行在设计工况点左侧,因此,轴流风机叶片的切割应保持叶顶间隙不变以保证其性能下降较小;叶顶间隙对切割前后的运行工况点关联式具有显著不同的影响,所得关系式可用于确定叶片的实际切割量,对轴流风机叶片切割改造具有重要的实际应用价值。     

MVR高压离心风机性能分析与优化

以MVR系统常用的高压离心风机为研究对象,利用数值模拟技术对风机流场进行三维不可压缩定常流动计算,重点分析高压离心风机内部流场的分布规律,然后以风机性能试验验证数值计算方法的可靠性。在此基础上,研究叶片出口安装角度对风机气动性能的影响。数值结果表明,把叶片出口安装角由41°改为44°可以提升风机在大流量工况下的全压和全压效率。     

叶片数和安装角对氦气压缩机性能影响研究

使用ANSYS软件对主氦风机的叶轮进行模型建立和数值模拟,分别对叶轮的叶片出口安装角为27.5°～37.5°和叶片数为15～19的氦气压缩机进行建模和仿真计算,分析叶轮叶片出口安装角和叶片数对氦气压缩机内部流场和效率的影响。结果表明:随着叶片出口安装角的增大,叶轮的出口压力增加,但压缩机的多变效率下降;随着叶轮叶片数的增加,叶轮出口压力增加,在70%设计流量工况下,减少叶轮叶片数会导致压缩机多变效率下降;当流量大于设计流量时,增加叶片数则导致压缩机多变效率下降。     

Y4-73离心通风机叶轮的高比转速优化设计研究

为了提高Y4-73离心通风机在大流量工况运行时的气动性能,在原通风机蜗壳不变的基础上,优化设计了一种高比转速叶轮,结合试验和数值模拟对其气动性能进行分析并研究了3种不同叶型对该风机性能的影响。研究结果表明,与改进前相比,高比转速离心通风机最高效率点向大流量工况偏移,虽然风机最高效率点的效率较原风机降低了3%,但在实际应用的大流量设计工况下,效率提升了10%。在此工作点下,改进后的高比转速叶轮与原蜗壳匹配性更好,叶片负荷提高,在靠近蜗舌和叶轮前盘处的流态有较大改善。当风机叶片为板型时,在设计工况下效率较薄翼型风机提升了1%。板型叶轮叶道内的流动分离现象有所减弱,尾迹损失小,叶轮出口气流角较大,使得叶轮出口处有效通流面积增大,从而提升了叶轮的做功能力,同时减小了蜗壳内的流动损失。     

离心通风机径向调节门不同开度的模拟与分析

调节门是离心通风机常用的一种调节流量的装置。本文分别对某Ⅰ型离心通风机和某Ⅱ型离心通风机进行三维建模,利用CFX软件在调节门不同开度的工况下对该两型风机进行模拟,研究调节门的开度对风机性能的影响。结果表明:径向调节导叶主要有预旋作用和节流作用,可通过改变调节门开度影响气流旋向来达到改变风机运行工况点的目的。     

叶片进口安装角对多翼离心风机噪声的影响

应用数值模拟的方法,分别对多翼离心风机进行了稳态、非稳态及声学计算,并进一步研究了叶片进口安装角对多翼离心风机性能和噪声的影响,获得了风机在设计流量下的性能、蜗舌处压力脉动及风机进口噪声随叶片进口安装角的变化规律。最后,在对数值结果分析的基础上,获得了提高风机性能及降低风机噪声的最佳叶片进口安装角。     

小比转数离心风机气动设计流量的选择

结合风机性能数值预估与实测数据,分析了3个小比转数离心风机系列的气动设计,发现最佳效率工况点流量均向大流量区有较大偏移。根据数值试验,适当减少原定的设计流量值,得到最佳效率点的流量值和原设计流量值吻合,并且性能良好。