在礦井掘進(jìn)巷道中，采用短距離通風(fēng)時(shí)，工作面所需的風(fēng)量和壓力較小，因此減小葉片安裝角度可有效降低風(fēng)機(jī)的輸出功率，節(jié)約能耗；在進(jìn)行長距離通風(fēng)時(shí)，所需的風(fēng)量和壓力為La。適當(dāng)增干燥機(jī)的風(fēng)機(jī)大葉片安裝角度，可滿足工作面高氣壓大流量的需要。為此，設(shè)計(jì)了葉片角度可調(diào)的對旋軸流風(fēng)機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)。通過模態(tài)分析可以得到葉片的固有頻率和振動(dòng)模態(tài)，分析了葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對葉輪機(jī)構(gòu)振動(dòng)特性的影響。本文的研究對象是葉片角度固定的葉輪和葉片角度可調(diào)的葉輪。兩個(gè)葉輪的軸向間距為95mm，葉片數(shù)相等。另外，針對一次風(fēng)機(jī)1B多次失速，經(jīng)檢查，風(fēng)機(jī)入口消聲器多孔板鉚釘松動(dòng)，減小了通道面積，使一次風(fēng)機(jī)落入失速區(qū)，通過加強(qiáng)消聲器消除了失速故障。個(gè)葉輪有14個(gè)葉片，第二個(gè)葉輪有10個(gè)葉片。干燥機(jī)的風(fēng)機(jī)葉輪的外徑約為800mm，輪轂比為0.60。兩個(gè)葉輪均為反旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，消除了中間和后部的固定導(dǎo)葉。兩級(jí)葉輪以相同速度反向運(yùn)動(dòng)，在集熱器前部形成較大的負(fù)壓。外部空氣通過集熱器緩慢流入風(fēng)道。在一級(jí)葉輪的旋轉(zhuǎn)作用下，動(dòng)能和壓力勢能增大，氣流迅速流向二級(jí)葉輪，干燥機(jī)的風(fēng)機(jī)的二級(jí)葉輪反向加速。能量，終空氣通過擴(kuò)散器順利流出風(fēng)管，這種結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的高風(fēng)壓、大流量、率、低噪聲和運(yùn)行。

將干燥機(jī)的風(fēng)機(jī)葉輪模型引入到ANSYS中。葉輪整體材料為Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，密度7850 kg/m3，彈性模量210 gpa，泊松比0.3。葉片角度可調(diào)的葉輪，輪轂和葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，葉片采用尼龍66。該材料阻燃、防爆、耐磨、耐熱。它常被用作機(jī)械配件，而非有色金屬，作為機(jī)械外殼或發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。該材料的密度為1150 kg/m3，彈性模量為8.3gpa，泊松比為0.28。高頻頻率是由于葉片在旋轉(zhuǎn)過程中周期性地通過空氣中固定位置的壓力波動(dòng)引起的，等于葉片的旋轉(zhuǎn)頻率乘以葉片數(shù)。葉輪各部分采用可調(diào)葉片固定連接。在葉片角度可調(diào)的葉輪中，當(dāng)葉片臂與輪轂連接時(shí)，干燥機(jī)的風(fēng)機(jī)葉片臂可以旋轉(zhuǎn)和調(diào)整，即接觸面的法向可以分離，在切向上沒有相對滑動(dòng)。由于葉片的葉尖比整個(gè)葉輪機(jī)構(gòu)中的其他零件更容易變形，因此葉片嚙合時(shí)應(yīng)減小網(wǎng)格尺寸，輪轂零件在整個(gè)結(jié)構(gòu)中的變形較小?？紤]計(jì)算時(shí)間，可以適當(dāng)增大網(wǎng)格尺寸。在求解自由模態(tài)時(shí)，剛體有三個(gè)平移和三個(gè)旋轉(zhuǎn)，因此個(gè)頻率是系統(tǒng)的剛體模態(tài)。整個(gè)干燥機(jī)的風(fēng)機(jī)葉輪機(jī)構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)。計(jì)算了兩個(gè)葉輪的前20個(gè)自由振型，并從中提取了前6個(gè)自由振型。

穿孔模型的干燥機(jī)的風(fēng)機(jī)葉片穿孔主要包括孔徑、孔位分布、孔傾角等參數(shù)。當(dāng)穿孔孔徑過大時(shí)，干燥機(jī)的風(fēng)機(jī)葉片工作面內(nèi)的氣流流向非工作面，大大降低了風(fēng)機(jī)的靜特性。當(dāng)孔徑過小時(shí)，通過孔的氣流不足以抑制渦流。本文將孔徑設(shè)置為準(zhǔn)3毫米。合理的穿孔位置能有效地抑制渦流的產(chǎn)生。排孔位于葉片前緣前方，使分離點(diǎn)沿流動(dòng)方向向后移動(dòng)；葉片中部不穿孔，以保證葉片能提供足夠的升力；葉片后緣設(shè)有三排孔，以抑制分離的產(chǎn)生。區(qū)帶。采用數(shù)值計(jì)算方法研究的對旋軸流風(fēng)機(jī)幾何參數(shù)為：葉輪直徑約800mm，額定轉(zhuǎn)速2900r/s，兩級(jí)葉輪葉片數(shù)分別為14和10。因此借助流固耦合的方法對導(dǎo)葉數(shù)目變化后風(fēng)機(jī)葉片的靜力結(jié)構(gòu)及振動(dòng)進(jìn)行研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程價(jià)值。數(shù)值模擬采用Fluent軟件進(jìn)行。在模擬之前，網(wǎng)格被劃分。計(jì)算區(qū)域包括入口區(qū)域、管道區(qū)域、干燥機(jī)的風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)葉輪區(qū)域和出口區(qū)域。整個(gè)網(wǎng)格劃分為三個(gè)步驟：穩(wěn)態(tài)、非穩(wěn)態(tài)模擬和噪聲模擬。將RNGK-E模型用于穩(wěn)態(tài)模擬，是對標(biāo)準(zhǔn)K-E模型的改進(jìn)。旋轉(zhuǎn)流場的計(jì)算更準(zhǔn)確，更適合于邊界層流動(dòng)。采用簡單算法實(shí)現(xiàn)了速度與壓力的耦合。邊界條件為速度入口和自由出口，實(shí)體壁不滑動(dòng)，采用多旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系MRF實(shí)現(xiàn)了動(dòng)、靜界面之間的數(shù)據(jù)傳輸。