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轴流式通风机轴向间隙与转子内中空区域气体流动特性的研究

作　者: 徐晓
导　师: 张永建
学　校: 山东科技大学
专　业: 流体机械及工程
关键词: 对旋式通风机轴向间距性能转子中空区域能量损失数值计算
分类号: TH432.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

对旋式通风机由于其在安装方便、结构紧凑、反风性能等方面的优点被煤矿广泛采用。然而,近年来该风机却逐渐暴露出噪声高、转子安全性差的缺点。究其原因,主要是因为两级叶排反向旋转,相互间非定常干扰作用强烈。作为轴流式叶轮机械,前后两级叶轮间的轴向间距是影响非定常干扰作用的主要因素,为了给设计高效、低噪、安全、紧凑的风机提供轴向间距的选取依据,本文以一台FBDCZ36型矿用对旋式主通风机为研究对象,通过数值计算分析了额定流量下该风机气动噪声特性、转子安全性和气动性能随轴向间距的变化情况。结果显示：气动噪声特性和转子安全性都随轴向间距增大而改善,但分别在轴向间距达到0.8倍和0.6-0.7倍第一级叶中弦长(b)后,改善趋势放缓,进一步增加轴向间距意义不大；气动性能则在轴向间距为0.55-0.6b时达到最佳,其中,后级转子的进气角和尾迹与主流的掺混是影响气动性能变化的主要因素。研究结果表明,0.7b左右是该风机综合性能较好的轴向间距范围。基于结构强度和节约材料的考虑,大中型轴流式通风机的叶片和轮毂均是中空的,当风机运转后,该区域内的气体由于惯性作用形成轴向涡流,从而与转子内壁面间存在相对移动,由于摩擦作用,该区域内存在一定的能量损失。本文通过对一大型矿用轴流式通风机转子中空区域的非定常流场进行数值计算,分析了该区域内的能量损失及其机理。结果显示,由于空间尺寸限制、湍流脉动以及空气本身的小惯性,该区域内轴向涡流并不明显,气流相对速度值很小,同时空气动力粘度仅有10-5的数量级,该区域的能量损失非常小,而进一步对该区域进行研究或者实施处理的意义不大。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
1 绪论  12-18
  1.1 课题背景  12-14
  1.2 国内外研究现状  14-17
  1.3 本文的主要工作  17-18
2 总体方案设计  18-23
  2.1 轴向间距的研究  18-21
  2.2 转子中空区域的研究  21
  2.3 本章小结  21-23
3 CFD基本原理及三维非定常数值计算  23-47
  3.1 CFD基本原理  23-44
  3.2 三维非定常数值计算  44-46
  3.3 本章小结  46-47
4 轴向间距研究的计算结果分析  47-57
  4.1 压力脉动分析  47-52
  4.2 气动力分析  52-54
  4.3 气动性能分析  54-56
  4.4 本章小结  56-57
5 转子中空区域研究的计算结果分析  57-61
  5.1 能量损失分析  57-58
  5.2 相对速度分析  58-60
  5.3 本章小结  60-61
6 结论与展望  61-63
  6.1 轴向间距的研究  61-62
  6.2 转子中空区域的研究  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-69
攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况  69-70
附录 A  70-72
附录 B  72-89

轴流式通风机轴向间隙与转子内中空区域气体流动特性的研究

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