地铁用轴流风机的CFD模拟

发布时间：2020-11-02 19:51

　　 地铁专用轴流风机是地铁车站和隧道区间内通风的主要设备,它具有流量大、功率大和压头高等特点,是地铁空调系统的主要耗能设备,因此它的各项性能指标备受人们关注。地铁轴流风机的设计很大程度上要依赖试验,但是一次试验要消耗很大的人力物力,因此,设计成本相对较高。如果采用数值模拟的方法对地铁轴流风机的流场进行模拟,得出指导性和方向性的结果,可以帮助选择性能最佳的设计方案,具有明显的应用价值和经济效益。 本课题利用CFD商用软件Fluent6.1,该软件的计算方法是利用有限体积法,假设定常条件,采用k-ε双方程湍流模型,SIMPLE算法。本课题利用该软件对地铁轴流风机的速度场、压力场以及风机在不同转速和安装角度下的速度场和压力场进行模拟,并着重对出口回流区,压力场,速度场和矢量场等进行讨论,找出模拟结果与试验结果存在的差别之处,然后进行分析。分析结果表明,模拟结果与实验结果基本吻合,尤其是额定工况下的风量和风压,十分的接近,这说明数值模拟的结果是可信的,对设计可以起到指导性的作用。 在此基础上通过大量的模拟计算和数据整理分析出风机的叶片数,转速,风帽的形状,以及叶片安装角度等因素对风机性能的影响效果,尤其是当风机在两种或两种以上工况下运行时,通常不能总是处于高效率区的现象作出研究,从而总结出如何使风机在不同工况下运行时总能够保持工作点处于高效率区。由于本次研究处于风机的研发阶段,所以无法与实际的工程运行相联系,而且无法得到具体的管路阻力特性曲线,在这种情况下,只能做出定性的分析。今后具备条件后,可以根据得出的结论进行实际验证与校核,从而可以得出一套较为完善的风机调节方案。 本文在风机建模领域有一定的创新,在前人经验的基础上,增加了由面网格生成体网格的方法,不仅减少了网格的总数量,而且增加了模拟数据的真实性,另外,在如何调节欠松弛因子方面颇有心得,可以为以后的模拟提供一定的借鉴。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TH432.1
【部分图文】：

第二章 风机模型的建立及数值模拟2.1 物理模型的建立2.1.1 风机结构的基本参数（1） 轮毂直径：860mm；（2） 风帽形状和尺寸：采用半圆形风帽，直径与轮毂直径相同，为 860mm；（3） 叶轮直径：2000mm；（4） 叶轮与筒壁之间的间隙：5mm；（5） 叶型资料：见图 3-1。

图 2-2 分离解方法流程图耦合解方法求解器原来用于 RAMPANT。该方法同时解连续性、动量、能量制方程（即：耦合在一起）。然后分离解方法中的分离求解器控制方程（即：和耦合方程是分离的）。因为控制方程是非线以在获取收敛解之前需要进行适当的解循环的迭代。组成每一图，现概括如下：前解的基础上更新流体属性（如果刚刚开始计算则用初始解来解连续性、动量、能量和组分输运方程；当的地方，用前面更新的其它变量的数值解出如湍流和及辐射含相间耦合时，可以用离散相轨迹计算来更新连续相的源项；设定的方程的收敛性。收敛判据才会结束上述步骤。

图 2-2 分离解方法流程图合解方法求解器原来用于 RAMPANT。该方法同时解连续性、动量、能量以制方程（即：耦合在一起）。然后分离解方法中的分离求解器程控制方程（即：和耦合方程是分离的）。因为控制方程是非线性在获取收敛解之前需要进行适当的解循环的迭代。组成每一步图，现概括如下：解的基础上更新流体属性（如果刚刚开始计算则用初始解来更连续性、动量、能量和组分输运方程；的地方，用前面更新的其它变量的数值解出如湍流和及辐射等相间耦合时，可以用离散相轨迹计算来更新连续相的源项；定的方程的收敛性。收敛判据才会结束上述步骤。
【引证文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 章嘉麟;基于并行遗传算法的叶轮机叶片优化设计[D];南京航空航天大学;2009年

2 李楠;轴流通风机叶片切割性能的研究[D];东北大学;2010年

本文编号：2867490