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对旋轴流通风机是叶轮机械中较为特殊的一种设计方案,在矿井通风和局部通风中起着重要的作用,其特殊的动/动叶栅级的内流结构更具研究性。如何设计出高效率、低噪音、高匹配的风机是人们研究的主要问题。上世纪九十年代以来,国内对于对旋轴流通风机的研究十分活跃,研究的重点主要为新型高效率、低噪音对旋通风机产品的研制、优化设计及流场计算与分析等,缺少对整机性能的预测。随着计算流体力学的快速发展,使得整机性能的内流分析与优化成为可能。
本文立足于现有计算流体力学方法,提出了对对旋风机的内部流场的仿真模拟。
通过采用CFD方法对对旋轴流通风机内流场进行数值模拟分析,重点探讨数值模拟的分析过程、处理方法以及对旋风机正风和反风运行状态下的特性分析,旨在为对旋轴流通风机的优化设计提供理论依据和一些可行方案。
本文结合对旋轴流通风机的结构特点,以对旋轴流通风机基元级的速度三角形为基础进行气动分析,提出了一种对旋轴流通风机的基本设计思路,并给出了基于Fluent技术的对旋风机优化设计的技术流程。讨论了利用计算流体力学仿真风机流场的方法,分析对比了现有仿真途径,然后给出针对对旋轴流风机的内流模拟步骤,提出在利用Fluent软件的前提下进行仿真的方法。
CFD分析使用FLUENT商业软件,控制方程基于求解三维雷诺平均守恒型定常Navier-Stokes方程,选用RealizableεK两方程湍流模型,使用连续界面法作为对旋级叶排间干涉面的数据处理方法,对FBDCZ-NO.16型对旋轴流通风机内流场进行了全流道三维定常数值模拟,着重对对旋风机正风及反风运行状态下的外特性及内流特性进行了分析,并与已知数据进行对比,验证了仿真结果的正确性。通过分析误差的产生原因,总结本课题的经验,提出了改进方法以及对后继工作的展望。
最后结合对旋风机内流的CFD 分析结果和现状,提出了深入研究的方向和方法。