整机压力云图分布
通过Fluent 软件对掘进工作面离心风机进行流场数值模拟,模拟得出在同流量下,加米字集流器和普通集流器离心风机压力云图可以看出,风机静压从进口至出口逐渐增大,在蜗壳外达到较大。加米字集流器风机进口静压明显高于普通集流器离心风机, 其较大静压达到2 510 Pa,普通集流器达到1 440 Pa;把Pro/E建立的几何模型导入Fluent
排尘离心通风机
整机压力云图分布
通过Fluent 软件对掘进工作面离心风机进行流场数值模拟,模拟得出在同流量下,加米字集流器和普通集流器离心风机压力云图可以看出,风机静压从进口至出口逐渐增大,在蜗壳外达到较大。加米字集流器风机进口静压明显高于普通集流器离心风机, 其较大静压达到2 510 Pa,普通集流器达到1 440 Pa;把Pro/E建立的几何模型导入Fluent中并对几何模型的边界条件计算参数进行设定。加米字风机的全压较大可达5 860 Pa,而普通集流器较大达到4 260 Pa。
排尘离心通风机集流器的压力用Tecplot 软件对模拟结果进行后处理,可以对离心风机集流器的受压进行对比分析。加米字形集流器和普通圆弧形集流器内部流场受压分布所示, 排尘离心通风机米字形集流器入口压力为-8 000 Pa,到集流器出口达到-18 000 Pa,压差10 000 Pa;由于蜗壳壁面是离心风机主要的气动噪声源,蜗壳不消声时,声波在风机蜗壳内连续反射,形成一个混响声场,声压级较高。普通圆弧形集流器入口压力为-8 000 Pa,到集流器出口达到-16 000 Pa,压差8 000 Pa,小于米字形集流器。同时也可以看出,加米字形集流器压力梯度变化趋势比普通圆弧形集流器平缓,对稳定进口气流,保证气流的均匀及稳定有更明显的作用。
在标准进气风管测试装置上,对排尘离心通风机及在风机蜗壳周向板、前盖板、后盖板等部位分别加装吸声材料后,测试了不同结构形式下风机性能和噪声特性。试验结果表明:相比原风机,蜗壳周向板与后盖板同时加装吸声材料效果较好,设计工况下A声级能够降低7.2dB(A),在小流量工况下,吸声蜗壳的降噪效果变差;根据风机噪声频谱,穿孔板加玻璃棉吸声蜗壳的吸声性能中高频好于低频,风机基频噪声在设计点能够降低12.5dB(A);排尘离心通风机加装吸声材料后风机气动性能会略有下滑,压力和效率都有不同程度的降低。离心式风机是工业生产中应用广泛的通用辅助设备,而风机噪声尤其大型风机噪声很大,严重影响人的身心健康,所以降低风机噪声有着重要的意义。由于蜗壳壁面是离心风机主要的气动噪声源,蜗壳不消声时,声波在风机蜗壳内连续反射,形成一个混响声场,声压级较高。采用消声蜗壳后,被吸收的声能多,被反射的声能少,其声场的声压级就会降低。进口给定质量流量,出口给定静压,壁面条件为无滑移边界,转速为1480r/min,并将流动区域分为静止域与旋转域,两者通过Interface连接,连接模型为普通连接,坐标变换为转子算法,网格连接方式为GGI。
对于排尘离心通风机消声蜗壳降噪效果的研究,国内外很多学者都做了不少的研究工作。Bartenwerfer等将蜗板外侧消声部分的外壳做成方形,里面填充消声材料对离心风机进行降噪试验研究,使改进后的风机A声级降低了9~12dB(A)。刘晓良等研究了消声蜗壳消声材料厚度、空腔厚度等对风机降噪效果的影响,结果表明:适当增加消声材料厚度或空腔厚度可以提高消声蜗壳的降噪效果。到目前为止,对消声蜗壳的研究基本都集中在周向蜗板上加装消声材料,对风机侧板加消声材料的消声蜗壳降噪效果研究得还比较少。主要原因就是选用的吸声材料超细玻璃棉在高频率下,吸声系数较大,因此多孔吸声材料其吸声效果是高频优于低频的。
以排尘离心通风机蜗壳与叶轮出口在半径方向上的间距随方位角线性递增来优化蜗壳型线,并用试验证明了良好的蜗壳型线不仅能提高风机效率及全压,还能改变流量-压力曲线的变化趋势;多翼离心风机广泛应用于国民经济的各个领域,是工业生产中主要耗能设备之一,蜗壳作为离心风机中不可或缺的基本元件,其结构的不对称性及内部流动的复杂性会对叶轮出口气流角造成较大影响,使其沿圆周方向呈现出明显的不对称性。BEENA等[11]通过应用层次分析法(AHP),对蜗壳的重要几何参数进行了优先排序,阐明了各参数对离心风机性能的影响;排尘离心通风机采用3种不同流量的五孔探头,测量了风机蜗壳内流体的三维流动,得出传统一维蜗壳型线设计方法忽略了风机内部严重的泄漏情况,应根据流体实际流动进行修正的结论。本文在传统蜗壳型线设计理论基础上,以某抽油烟机用多翼离心风机为研究对象,
排尘离心通风机采用动量矩修正方法对其进行性能优化。并考虑粘性应力的作用对原有k-ε计算模型进行修正,以期提高数值计算结果的准确度,为CFD数值模拟预测风机性能的可靠性提供参考。多翼离心风机由进口集流器、叶轮及蜗壳组成,具体结构如图1所示。其设计转速n=1200r/min,设计流量Qv=0.15m3/s,主要尺寸参数为:排尘离心通风机蜗壳宽度b1152mm,叶轮内径1D210mm,叶轮外径2D246mm,叶片进口安装角178A,叶片出口安装角2160A,叶片圆弧半径r14mm,叶片数z60。为了提供更好的来流条件,给定较为准确的边界条件,本研究在利用Solidworks软件对风机进行三维建模时,分别将进风区域和出风区域进行延长处理,以保证进出口气体的流动充分发展。排尘离心通风机绝大多是由电动机驱动工作的主要由叶轮、蜗壳、轴和轴承座及一些控制附件组成,属动设备。另外,为了方便模型的建立,在尽量减小数值模拟误差的前提下对电动机结构进行一定程度的简化,
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