对旋轴流通风机叶轮内不可逆能量损失机理

随着节能降耗成为当今世界的迫切需要,提高通风机能量转换效率越来越受到重视,已成为通风领域内关键问题。掌握叶轮内不可逆能量损失演化机制是实现能量高效转化的前提与基础,但目前尚缺乏针对叶轮内不可逆能量损失机理方面的研究。为此,以对旋轴流通风机为研究对象,采用数值模拟和实验方法获得了不同流量工况下通风机内部流场。基于熵产理论,建立了通风机叶轮内不可逆能量损失理论模型,明确了叶轮内不可逆能量损失与空间流场参数的内在关系,实现了叶轮内不同类型能量损失的定量分析,结合叶轮内流动特征,明确了能量损失空间演化规律和产生原因。研究结果表明,熵产方法计算叶轮内不可逆能量损失是可靠的,直接黏性耗散损失和壁面摩擦损失是能量损失的重要组成部分,而湍流耗散则是引起能量损失的主要原因,达到总能量损失的60%~80%;对于前级叶轮,湍流耗散引起的能量损失在1.0Q_(BEP)流量工况(Q_(BEP)为最优工况流量)达到最小,而后级叶轮能量损失随流量的降低而增大。能量损失主要集中在Span=0.6~1.0(Span为叶展方向轮毂至机壳的无量纲距离)区域,在1.0Q_(BEP)工况达到总能量损失的70%;叶顶间隙泄漏流和叶片前缘溢流引起的螺旋旋涡、叶轮内回流、叶片压力面和吸力面流动分离以及叶片后缘尾迹都将导致能量损失产生,其中流动分离和尾迹引起的高能量损失区域较小,能量损失相对有限,而旋涡和回流显著影响叶轮内流体流动,最终导致叶顶附近区域出现大量能量损失。

矿用隔爆压入式对旋轴流通风机性能调节的研究

通风机是矿井安全生产的重要设备,被称为矿井的肺。为解决大功率通风机长期处于非设计工况运行时效率低、风压小、能耗高等问题,采用FLUENT流体仿真软件,研究对旋式风机叶片在不同安装角度的运行特性,明确风机运行时的最佳安装角度。研究结果表明,当风机的流量工况不同时,所对应的最佳风机安装角度不同,根据流量工况来匹配不同的风机,能够显著提升风机的运行效率,保障矿井安全生产。

煤矿对旋轴流通风机的振动响应特性分析

为进一步探究煤矿对旋轴流通风机设备可能的优化路径,从振动响应分析的角度着手,对煤矿轴流通风机流场进行仿真分析,通过分析压力-时间变化情况,探究不同轴向间隙和径向间隙对煤矿对旋轴流通风机的振动响应特征。并根据分析结果,确定了较为合理的轴向间隙与径向间隙取值范围,以期为后续的对旋轴流通风机优化设计提供更多参考借鉴。

对旋轴流通风机叶轮内能量传递过程与演变特性

叶轮旋转将能量传递给风流,如何实现能量高效转化是工程领域内关键问题,掌握叶轮内能量传递过程是实现能量高效转化的前提与基础。为明确通风机叶轮内能量传递机理,以对旋轴流通风机为研究对象,采用数值模拟和试验方法获得了叶轮内部流场。基于叶轮机械能量转换理论,探明了叶轮内风流流动角、轴向速度和叶轮局部理论全压升等参数演变规律,揭示了叶轮内能量演变特性和流动损失过程。结果表明:当流量大于0.7 QBEP(QBEP为最高效率工况)时,前级叶轮效率明显高于后级,在最高效率工况,两级叶轮效率差值约26.5%,当流量等于1.22 QBEP时,效率差值高达66.6%,表明后级叶轮效率偏低是导致通风机整机效率降低的主因;在流动方向,后级叶轮流动损失集中在STL=0~0.3(STL为流动方向叶轮进口到出口的距离),降低该区域的流动损失是提升后级叶轮效率的关键;实际风流全压升曲线驼峰特性是叶轮理论全压升和流动损失共同作用的结果,但主要与前级叶轮出口和后级叶轮入口理论全压有关;流动角在叶展方向急剧减小或增大将引起轴向速度显著减小,进而导致前级叶轮进出口和后级叶轮进口在SPN=0.8~1.0产生回流(SPN为叶展方向轮毂至机壳的距离),最终影响叶轮内理论全压升的大小,因此流动角和轴向速度共同作用并改变叶轮内能量演变规律;两级叶轮局部理论全压升均在叶轮中部区域获得较大提升,而在叶轮进出口区域变化甚微,局部理论全压升增长率是决定叶轮理论全压升大小的关键因素。

煤矿轴流通风机不同轮毂比下的叶片应力作用分析

轴流通风机是煤矿开采中的重要通风设备,其设计使用过程中的参数对通风机整体性能具有重要影响。针对通风机的轮毂比参数,以一型号通风机进行建模分析,采用有限元流固耦合方式得到不同轮毂比时叶片的应力作用,从而为通风机叶片的设计使用提供参考,提高通风机的整体性能。

径向间隙对煤矿对旋轴流通风机性能的影响分析

为进一步探究煤矿对旋轴流通风机径向间隙对风机性能的影响,以某小型煤矿企业的局部对旋轴流通风机为研究对象,对其进行建模与仿真分析,确定了稳态与非稳态两种情况下,不同径向间隙对风机性能的整体影响作用.结果显示,当降低径向间隙时,有助于增加风机压头和对气流做功,但与此同时,较小的径向间隙也将导致风机的气动噪声问题更为突出,对风机流量也将产生一定的不利影响,由此确定将径向间隙控制在叶片直径的0.8%~1%范围较为合理,以此为后续的煤矿对旋轴流通风机径向间隙优化设计工作提供参考借鉴.

矿用轴流通风机叶片断裂问题探讨

从矿用轴流通风机运行现状出发,对运行故障及运行参数展开全面调查,并指出引发叶片断裂的原因主要包括材料和风机长期运行于失速边缘两大类。基于此,从叶片改造和避免风机失速喘振等方面提出改进策略;改进措施实施后,威胁矿用轴流通风机叶片断裂的风险因素基本消除,风机运行重归正常。

对旋轴流通风机轴向间距对性能影响分析

以FBDCZ-8-NO27型对旋轴流通风机为例,模拟分析了轴向间距对旋轴流通风机性能的影响。首先,将通风机规格尺寸、材料特性等参数录入到CFD软件内,由该软件自动构建出通风机及流体的有限元模型,并根据研究需求划分网格,然后以此为基础,分别从稳态与非稳态两个方面出发,模拟分析了三种轴向间距条件下通风机性能的变化情况,以设计出最佳的通风机轴向间距,提升通风机性能,使其在煤矿生产作业中发挥出更大的作用。

局部轴流通风机进风端消声结构设计及流场仿真研究

为进一步探究局部轴流通风机的降噪策略,以某煤矿企业的局部轴流通风机为研究对象,结合该局部轴流通风机进风口的结构,经过综合研究后确定采用径向环形进风的方法予以设计,确定进风端消声结构及模型参数;通过结构参数建立仿真分析模型,对局部轴流通风机进风端消声结构在不同工况下运行时的空气流场特征进行仿真分析,以明确其压力、速度和涡流的特点。根据仿真分析结果予以讨论,结果显示,该进风端消声结构进风端阻力损失相对较小,流场速度分布相对较为均匀,同时空气流场内的涡流也整体处于较小水平,表明此结构具有潜在的应用价值。

引进Howden Variax轴流式通风机性能介绍

对引进丹麦HowdenVariax轴流式通风机的结构组成、技术参数、性能及操作等进行了系统的介绍。

矿用轴流通风机NACA翼型仿真试验

研究了NACA(美国国家航空咨询委员会)0012翼型在矿用轴流通风机上的应用,采用该翼型设计了一台矿用轴流通风机,运用Fluent软件对通风机整机内部流场进行仿真,模拟出叶轮上的静压力分布和整机流场流线分布。根据仿真结果得到:通风机反转后流场内压力参数变化不大,流场内旋流数目增加0.12,反风风量达到正常风量的64%,符合我国《煤矿安全规程》有关规定,证明了NACA0012翼型在矿用轴流通风机设计中的适用性。

轴流通风机叶顶区域流动的实验研究

将粒子图像测速(PIV)技术应用到低速轴流通风机实验台上,在设计工况下对轴流通风机转子叶顶区域的瞬态速度场进行了实验测量.对3个不同叶顶间隙高度,分别测量得到了在3个不同周向平面上的速度.同粒子多普勒测速仪(PDA)时均测量结果进行比较,认为PIV可以得到与PDA相近的测量精度.根据PIV实验测量结果,重点研究了叶顶泄漏流动的涡旋结构,叶顶泄漏涡位置的不稳定性和锁相平均后的叶顶泄漏涡涡心的轨迹,并将实验结果与原有模型进行了比较.结果表明,叶顶泄漏涡涡心的运行轨迹与原有模型得出的估算公式的计算结果接近.

可逆式轴流通风机的优化设计和实验研究

采用流场结构分析和叶片造型调整结合的全三维优化设计方法,对可逆式轴流通风机进行了优化设计,并对样机进行了性能验证实验.结果表明:在不改变风机外径、转速和间隙的情况下,风机的性能得到大幅改善.风机的内部流场合理,没有明显的分离和回流;风机的性能曲线比较平滑,变工况性能好;经性能实验验证,优化设计后的风机各项指标均达到了设计要求.

对旋轴流通风机噪声的产生机理及特性分析

从流体噪声理论着手,阐述了流体噪声的基本原理,重点分析了对旋轴流通风机噪声的产生机理,通过实验得到对旋轴流通风机的噪声特性及频谱分布特征,可为对旋轴流通风机降噪设计及改造提供一定的理论依据。

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。

轴流通风机内部流场数值研究

运用CFD技术对轴流通风机内部三维粘性流场进行数值模拟 ,获得了风机内部许多流动细节、规律及性能参数 ,数值模拟结果对分析影响轴流通风机性能的原因 ,改进设计 ,提高效率 ,增加负荷 ,降低噪声 ,变宽工况等 。

轴流通风机的性能及其测试

从气流离开固体壁面的射流现象 ,研究了电动机直接驱动或带内筒体的轴流通风机出口气流的一般情况 ,指出了GB12 36— 2 0 0 0标准中对轴流通风机的出口面积的确定不尽合理之处 。

矿用轴流通风机不同变环量指数性能数值模拟

分析了矿用轴流通风机叶片设计的基本方法,对叶片扭曲规律进行了讨论。建立了矿用轴流通风机BK40-4-No10的风机模型,对其叶轮进行设计,并对三种不同变环量指数叶片的轴流通风机进行数值模拟,得到了风压、功率和全压效率与质量流量的变化曲线,以及这三个参数随不同变环量指数的变化趋势。通过分析比较,得出了这种通风机比较理想的变环量指数取值。

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。

轮毂比对对旋轴流通风机性能影响的数值研究

为了研究采用等环量设计方法设计对旋轴流通风机时轮毂比的选择准则,以不同的轮毂比设计了5种对旋轴流通风机,并对这5种风机进行了数值研究。通过对5种对旋轴流通风机的叶片弦长及安装角、总体性能参数及速度矢量场等的分析,获得了轮毂比在对旋轴流通风机设计时的选择原则。