離心風(fēng)機(jī)對(duì)比分析

在額定轉(zhuǎn)速下， 假定風(fēng)機(jī)進(jìn)出口處截面上動(dòng)壓靜壓均勻分布，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)口、出口壓力及壓差，集流器進(jìn)出口壓力及其壓差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。取點(diǎn)方法：在截面中心為軸心，周邊均勻取了20 個(gè)點(diǎn)，之后計(jì)算取其平均值，可以看出，同流量下，加米字形集流器的靜壓和全壓差分別為-4 389.0 Pa 和-2 252.9 Pa，而普通圓弧形集流器的壓差為-982.9 Pa 和-32.1 Pa，相比可以看出，離心風(fēng)機(jī) 加米字形集流器導(dǎo)流效果比普通圓弧形集流器好。但是同流量下，普通圓弧形集流器比加米字形集流器風(fēng)機(jī)壓差大，有效值大2 366 Pa，風(fēng)機(jī)全壓差加米字形比普通圓弧形小2 350.8 Pa，減少的這部分能量用于摩擦發(fā)熱。說明集流器經(jīng)過改造提高了粉塵流的導(dǎo)流能力，提高了風(fēng)機(jī)的性能。

本文對(duì)掘進(jìn)工作面離心風(fēng)機(jī)集流器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)研究。并對(duì)改進(jìn)前、后的結(jié)構(gòu)的集流器導(dǎo)流效果做了理論分析。然后應(yīng)用Fluent 流體軟件對(duì)其進(jìn)行了數(shù)值建模分析， 充分認(rèn)識(shí)離心分機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)流體的流動(dòng)規(guī)律，并得到集流器及整個(gè)風(fēng)機(jī)的壓力云圖，截面所受阻力云圖，并取點(diǎn)做了統(tǒng)計(jì)分析。研究結(jié)果表明：離心風(fēng)機(jī)加米字形集流器使集流器進(jìn)出口壓差增加，明顯地起到對(duì)粉塵流場(chǎng)的導(dǎo)流作用。但是集流器由于增加米字形支撐架，造成集流器截面的摩擦力增大，消耗了風(fēng)機(jī)的一部分動(dòng)能。但對(duì)大型除塵離心風(fēng)機(jī)總體來看，采用該結(jié)構(gòu)大大減少制造難度和加工成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

將離心風(fēng)機(jī)模型導(dǎo)入ICEM 進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分過程中對(duì)離心風(fēng)機(jī)關(guān)鍵部位要進(jìn)行加密處理，如葉輪、集流器、蝸舌、進(jìn)氣箱的轉(zhuǎn)角處等。對(duì)風(fēng)機(jī)的進(jìn)口與出口適當(dāng)延長(zhǎng)，8-39離心風(fēng)機(jī)，以保證計(jì)算的穩(wěn)定性。考慮到離心風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜且不規(guī)則性，本文采用非結(jié)構(gòu)四面體網(wǎng)格進(jìn)行劃分，其中無進(jìn)氣箱的離心風(fēng)機(jī)網(wǎng)格數(shù)量約370萬，網(wǎng)格質(zhì)量為0.3以上；帶進(jìn)氣箱的離心風(fēng)機(jī)網(wǎng)格數(shù)量為380萬，網(wǎng)格質(zhì)量為0.3以上。

離心風(fēng)機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)k-?模型，壁面函數(shù)為Scalable，9-16離心風(fēng)機(jī)，數(shù)值計(jì)算方法為高階求解格式，求解格式為一階格式。由于通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，馬赫數(shù)小，可認(rèn)為氣流為不可壓縮定常流動(dòng)。進(jìn)口給定質(zhì)量流量，出口給定靜壓，壁面條件為無滑移邊界，轉(zhuǎn)速為1 480r/min，并將流動(dòng)區(qū)域分為靜止域與旋轉(zhuǎn)域，兩者通過Interface連接，連接模型為普通連接，坐標(biāo)變換為轉(zhuǎn)子算法，網(wǎng)格連接方式為GGI。本文所研究的某離心風(fēng)機(jī)葉輪有均布的16 個(gè)前向的大小葉片，其內(nèi)部流場(chǎng)較為復(fù)雜，為了揭示離心風(fēng)機(jī)內(nèi)的流場(chǎng)特性，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行全三維數(shù)值模擬。先單獨(dú)分析了進(jìn)氣箱內(nèi)部流場(chǎng)特性，然后對(duì)進(jìn)氣箱與風(fēng)機(jī)進(jìn)行一體化分析，研究進(jìn)氣箱對(duì)離心風(fēng)機(jī)性能的影響。

離心風(fēng)機(jī)進(jìn)氣箱出口處（葉輪進(jìn)口處）水平橫向截面速度的矢量圖及云圖，從圖中可以看出，雖然其出口幾何結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，然而在出口處其流速為不均勻分布，靠進(jìn)氣方向處流速較高，被進(jìn)氣方向速度較低，氣流經(jīng)彎頭轉(zhuǎn)彎后，流速分布比較紊亂，從而使得進(jìn)入風(fēng)機(jī)葉輪的流速不均勻，與文獻(xiàn)的研究結(jié)果一致，這是導(dǎo)致離心風(fēng)機(jī)效率低的原因之一。

進(jìn)氣箱內(nèi)的流動(dòng)損失

進(jìn)氣箱的流動(dòng)損失可以通過數(shù)值模擬計(jì)算分析，為理論研究提供參考，其大小為進(jìn)氣箱出口截面的動(dòng)壓乘以損失系數(shù)。由于進(jìn)氣箱出口速度大致與葉輪的進(jìn)口速度一樣。

進(jìn)氣箱對(duì)離心風(fēng)機(jī)性能的影響可知在進(jìn)氣箱出口與離心風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)口處存在渦旋現(xiàn)象，供應(yīng)離心風(fēng)機(jī)，研究中發(fā)現(xiàn)該渦旋與流量大小有關(guān)，在大流量區(qū)渦旋不明顯，濟(jì)寧離心風(fēng)機(jī)，且位于進(jìn)氣箱側(cè)的葉輪葉套的進(jìn)口處，隨著流量的減小，渦旋形狀更加的明顯，并向進(jìn)氣箱出口方向B側(cè)偏移?？梢钥闯?，原始風(fēng)機(jī)葉輪流道內(nèi)靠近出口處形成渦旋，主要原因是葉片出口附近存在較為嚴(yán)重的邊界層分離現(xiàn)象。離心風(fēng)機(jī)葉片表面存在附面層，隨著葉輪旋轉(zhuǎn)，吸力面和壓力面附面層的結(jié)構(gòu)和形態(tài)是不同的。

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