压入式矿用对旋主通风机进气风道内加装导流片流场的数值研究

发布时间：2020-07-02 20:34

【摘要】：对于以压入式工作的矿用对旋式主通风机,进气的均匀性和稳定性对叶轮叶片工作的安全性具有十分重要的影响。进气风道90°弯管内产生的不稳定气流流经叶轮时,容易引起叶片疲劳失效、裂纹甚至折断事故的发生,对煤矿的安全生产带来严重威胁。为此,本文针对FBCDZ-10-No36型矿用对旋式主通风机,通过在进气风道90°弯管内安装导流片并对导流片的布置方式进行优化,以改善进气风道以及叶轮入口气流的均匀性、稳定性,进而达到提高通风机运行安全性的目的,因而具有重要的理论意义和工程应用价值。主要研究工作和结论包括以下几个方面。对通风机第一级叶轮前的进气风道进行几何建模,采用大涡模拟(LES)方法对进气风道内安装导流片前后的流场进行数值模拟和对比分析。结果表明:在安装导流片前,风道内主流流动受到分离流动的影响,内外侧流场分布极不均匀,内侧流速高,外侧流速低,但内侧壁面又有明显的低速区,产生了局部涡流,风道内还产生复杂的二次流,其与主流的叠加加剧了风道内气流的紊乱,引起叶轮入口处的不稳定流动;在90°弯管内安装1片双圆弧型导流片后,风道内的主流均匀性到了明显改善,二次流强度明显降低,低速区也基本消失,叶轮入口截面气流的紊乱程度明显降低。为了获得90°弯管内导流片的合理、有效布置方式,以在叶轮入口获得更加均匀、稳定的进气条件,本文通过数值模拟分析了导流片的片数、排列方式、起止位置、圆心角、尾部长度及安装角度等参数对进气风道内流场的影响。研究结果表明:4片导流片沿径向按照s=1,2,4,7(等差间距)的位置排列,能更好地抑制流动分离,使弯管内的流场更加均匀;导流片在拐弯段靠近下游排列可使叶轮入口流速更加均匀,风道内各截面上产生的压力损失也较小;随着导流片圆心角的增大,叶轮入口气流速度趋于稳定,将第一片和第四片导流片延长150mm时,风道内流场具有更好的稳定性,并且消除了导流片延长带来的尾部低速效应;当内侧两片导流片安装角为5°,外侧两片为0°时,可以很好地改善内外侧气流的均匀性,使叶轮入口的气流更加稳定。本文的研究成果可为改善通风机叶轮进气条件,进而保证通风机安全可靠地运行提供理论依据和工程参考。
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD441
【图文】：

等［７＾］对消声器尾部结构以及进气风道结构进行一定改进，流场均匀性得到改逡逑善。经分析，第一级叶轮进气风道内９０°弯管处产生的紊乱气流也可能对叶片逡逑造成损坏。压入式矿用对旋主通风机如图３－１所示。逡逑大气逡逑＂集流器第“级第＾级逦通往风逡逑图３－１压入式矿用对旋主通风机示意图逡逑Ｆｉｇ．邋３－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｐｕｓｈ－ｉｎ邋ｔｙｐｅ邋ｍｉｎｉｎｇ邋ｃｏｎｔｒａ－ｒｏｔａｔｉｎｇ邋ｐｒｉｍａｒｙ邋ｆａｎ逡逑３．１进气风道几何模型的建立逡逑本文以矿用压入式ＦＢＣＤＺ－１０－Ｎ0３６型对旋主通风机进气风道为研究对象，逡逑其几何模型如图３－２所示，包括进气口、９０°拐弯段、过渡段、水平风道、出口逡逑五部分，拐弯段为内外同心圆弧型；进气风道中心截面及几何尺寸如图３－３所逡逑示，单位为ｍｍ。逡逑胞逡逑图３－２压入式通风机进气风道几何模型逡逑１７逡逑

等［７＾］对消声器尾部结构以及进气风道结构进行一定改进，流场均匀性得到改逡逑善。经分析，第一级叶轮进气风道内９０°弯管处产生的紊乱气流也可能对叶片逡逑造成损坏。压入式矿用对旋主通风机如图３－１所示。逡逑大气逡逑＂集流器第“级第＾级逦通往风逡逑图３－１压入式矿用对旋主通风机示意图逡逑Ｆｉｇ．邋３－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｐｕｓｈ－ｉｎ邋ｔｙｐｅ邋ｍｉｎｉｎｇ邋ｃｏｎｔｒａ－ｒｏｔａｔｉｎｇ邋ｐｒｉｍａｒｙ邋ｆａｎ逡逑３．１进气风道几何模型的建立逡逑本文以矿用压入式ＦＢＣＤＺ－１０－Ｎ0３６型对旋主通风机进气风道为研究对象，逡逑其几何模型如图３－２所示，包括进气口、９０°拐弯段、过渡段、水平风道、出口逡逑五部分，拐弯段为内外同心圆弧型；进气风道中心截面及几何尺寸如图３－３所逡逑示，单位为ｍｍ。逡逑胞逡逑图３－２压入式通风机进气风道几何模型逡逑１７逡逑

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本文编号：2738654