基于CFD的矿用通风机风动特性和结构优化

发布时间：2021-08-05 21:55

　　基于CFD方法建立轴流式矿用通风机的流体分析模型,选择k-ε RNG湍流模型和壁面函数法,通过CFX求解得出不同滞后角条件下全压效率、全压系数、流量系数之间的内在联系以及出口压力和出口速度的变化特性。以全压效率为优化目标,叶片不同截面的出口几何角作为设计变量构建优化数学模型,通过Isight求解出满足优化目标的叶片结构。结果表明,优化后的风机叶片可将全压效率最大提升24.3%,可显著地降低通风机在不同工作条件下的功耗。 

【文章来源】：液压与气动. 2020,(03)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

轴流式矿井通风机的结构模型

网格质量是确保计算精度和迭代收敛性的关键。建立矿用轴流式通风机的CFD分析模型如图2所示,为了便于网格划分,将其分为入口计算域、叶轮计算域和出口计算域等三部分。其中,入口计算域和出口计算域均为空气的充分流动或发展状态。在所划分的三部分区域中,叶轮计算域为流体动区域[10],其他区域为静区域,各个区域之间的连接采用interface进行定义。根据风机结构可知,叶片具有扭曲性,厚度只有4 mm,因此采用非结构化网格,不仅更能适应复杂曲面,而且可获得良好的收敛性。考虑到计算效率,流体入口和出口区域采用结构化网格,叶轮计算域采用非结构化网格,其中,风机叶轮和导叶的局部网格如图3所示。为了进一步确保整个CFD仿真的可靠性、收敛性和高效性,对网格密度进行关系检验。以全压值为依据,逐渐增加网格数量,试算结果表明,当网格递增至302万左右时,全压值几乎不再发生变化,此时,网格密度对计算精度的影响可近似忽略。

在所划分的三部分区域中,叶轮计算域为流体动区域[10],其他区域为静区域,各个区域之间的连接采用interface进行定义。根据风机结构可知,叶片具有扭曲性,厚度只有4 mm,因此采用非结构化网格,不仅更能适应复杂曲面,而且可获得良好的收敛性。考虑到计算效率,流体入口和出口区域采用结构化网格,叶轮计算域采用非结构化网格,其中,风机叶轮和导叶的局部网格如图3所示。为了进一步确保整个CFD仿真的可靠性、收敛性和高效性,对网格密度进行关系检验。以全压值为依据,逐渐增加网格数量,试算结果表明,当网格递增至302万左右时,全压值几乎不再发生变化,此时,网格密度对计算精度的影响可近似忽略。1.4 模型参数特性

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3324525