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对旋式动叶可调轴流通风机流场特性研究及分析

毛涵韬  
【摘要】:对旋式动叶可调轴流通风机由前后两个结构相同的风机单元轴向串联而成,每个风机单元内部均有单独的叶轮驱动电机和叶片角度调节机构,因其风量大、风压高和性能调节范围宽等优点被广泛用于煤矿、地铁、建筑等领域中。对旋式动叶可调轴流通风机可通过调节前级、后级的叶轮转速、叶片安装角共四个自由参数,实现改变风机运行状态、在多种工况下高效运行的目的。研究各运行参数对风机性能的影响,探究风机内部流场特性,对提高风机气动性能和拓宽高效稳定工作范围具有重要的意义。本论文以合作企业提供的DTF-20型对旋式动叶可调轴流通风机为研究对象,通过数值模拟的方法研究分析了内部干涉、不同转速匹配、不同后级叶片安装角以及机匣处理条件下的风机内部流场特性。本论文的主要研究内容和成果由以下四个部分组成:(1)研究了对旋式动叶可调轴流通风机静叶-动叶和动叶-静叶间隙流动干涉规律。研究结果表明:前级静叶-动叶间的势流干涉从叶顶逐渐向叶根发展,只有在靠近静叶处呈现出较弱的静叶尾迹干涉效应;后级动叶-静叶间隙流场不仅受后级叶轮尾迹干涉的影响,还受到前级静叶与动叶叠加的尾迹影响。(2)研究了转速匹配对对旋式动叶可调轴流通风机气动性能的影响。研究结果表明:在全流量工况下,差额转速匹配时风机的静压效率较为接近,有利于风机在小流量工况下高效运行。前级高转速、后级低转速有利于提高对旋式动叶可调轴流通风机整机的静压升,同时改善气体在叶根区域的流动能力。(3)研究了后级动叶安装角对对旋式动叶可调轴流通风机气动性能的影响。通过固定前级叶片安装角,对后级风机叶片在三种不同安装角时进行了数值模拟分析。研究结果表明:在小流量工况下,较小的安装角可以提高风机效率,同时扩大失速裕度;在大流量工况下,较大安装角下的风机气动性能更好,同时可以拓宽风机高效运行范围。(4)研究了前级和后级机匣处理对对旋式动叶可调轴流通风机气动性能的影响。研究结果表明:前级机匣处理对风机气动性能影响较大。在小流量工况下,前级机匣处理能改善后级叶轮电机的负载,有效提高风机静压效率,扩大失速裕度,同时拓宽风机整机的稳定工作范围。


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