葉片形狀優(yōu)化對(duì)離心通風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的影響

葉片的結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪平穩(wěn)運(yùn)行有著重要的影響。目前很多學(xué)者研究了葉片出口安裝角的結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及葉片高度的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，但是對(duì)于葉片形狀的結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究得較少。氣流在葉片的不同區(qū)域的流動(dòng)有很大的不同。在葉輪前盤，氣流的流動(dòng)方式主要是軸向流動(dòng)。在葉輪的中后盤，氣流的流動(dòng)方式主要是徑向流動(dòng)。通過這種方式，達(dá)到葉輪前盤向中后盤送風(fēng)，使葉輪中后盤出風(fēng)的目的。由此可見，通過對(duì)葉片形狀進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以在一定程度上增加葉片的送風(fēng)量以及有效通道的寬度，使得離心風(fēng)機(jī)的效率得到提高，從而保證金屬葉輪的平穩(wěn)運(yùn)行。

離心通風(fēng)機(jī)具有體積小、壓力系數(shù)高等一系列優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用，是人們生產(chǎn)生活中的一種機(jī)器設(shè)備。離心風(fēng)機(jī)主要由集流器、蝸殼、電機(jī)以及葉片四個(gè)部件組成。各部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行起著重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及生活水平的提高，對(duì)離心通風(fēng)機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化越來(lái)越受到人們的關(guān)注。因此本文通過對(duì)集流器優(yōu)化、蝸殼優(yōu)化、電機(jī)優(yōu)化以及葉片形狀進(jìn)行優(yōu)化，來(lái)觀察結(jié)構(gòu)優(yōu)化之后的離心風(fēng)機(jī)對(duì)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的影響，以促進(jìn)離心風(fēng)機(jī)的生產(chǎn)工作朝著更完善、更健康的方向發(fā)展。

離心通風(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，排塵離心通風(fēng)機(jī)，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，離心通風(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，泰安離心通風(fēng)機(jī)，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(shuō)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)工作面離心通風(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：離心通風(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，高壓離心通風(fēng)機(jī)，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(lái)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。

整機(jī)壓力云圖分布

通過Fluent 軟件對(duì)掘進(jìn)工作面離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行流場(chǎng)數(shù)值模擬，模擬得出在同流量下，加米字集流器和普通集流器離心風(fēng)機(jī)壓力云圖可以看出，風(fēng)機(jī)靜壓從進(jìn)口至出口逐漸增大，在蝸殼外達(dá)到較大。加米字集流器風(fēng)機(jī)進(jìn)口靜壓明顯高于普通集流器離心風(fēng)機(jī)， 其較大靜壓達(dá)到2 510 Pa，普通集流器達(dá)到1 440 Pa；加米字風(fēng)機(jī)的全壓較大可達(dá)5 860 Pa，而普通集流器較大達(dá)到4 260 Pa。

離心通風(fēng)機(jī)集流器的壓力用Tecplot 軟件對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行后處理，可以對(duì)離心風(fēng)機(jī)集流器的受壓進(jìn)行對(duì)比分析。加米字形集流器和普通圓弧形集流器內(nèi)部流場(chǎng)受壓分布所示， 離心通風(fēng)機(jī)米字形集流器入口壓力為-8 000 Pa，到集流器出口達(dá)到-18 000 Pa，壓差10 000 Pa；普通圓弧形集流器入口壓力為-8 000 Pa，離心通風(fēng)機(jī)價(jià)格，到集流器出口達(dá)到-16 000 Pa，壓差8 000 Pa，小于米字形集流器。同時(shí)也可以看出，加米字形集流器壓力梯度變化趨勢(shì)比普通圓弧形集流器平緩，對(duì)穩(wěn)定進(jìn)口氣流，保證氣流的均勻及穩(wěn)定有更明顯的作用。

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