针对9-12离心风机有无进气箱两种结构形式,建立了两种计算模型,利用CFX 软件对两种模型进行数值模拟,研究其内部三维流场特性,基于数值模拟结果分析了进气箱对离心风机的性能影响。数值模拟结果表明:加进气箱后,离心风机的全开流量与压力有所降低,缩短了有效工作区域;在9-12离心风机内部叶轮进口处产生涡旋现象,堵塞了叶轮流道,使风机的效率和压力降低。数值模拟结果与
9-12离心风机
针对9-12离心风机有无进气箱两种结构形式,建立了两种计算模型,利用CFX 软件对两种模型进行数值模拟,研究其内部三维流场特性,基于数值模拟结果分析了进气箱对离心风机的性能影响。数值模拟结果表明:加进气箱后,离心风机的全开流量与压力有所降低,缩短了有效工作区域;在9-12离心风机内部叶轮进口处产生涡旋现象,堵塞了叶轮流道,使风机的效率和压力降低。数值模拟结果与实验测试值对比是比较吻合。进气箱是离心风机重要的组成部分,主要应用于大型离心风机与双吸离心风机。进气箱在其出口处气体发生近90°转弯,内部流场十分复杂,并造成很大的流动损失。为了提高掘进工作面离心风机导流效果,提出对9-12离心风机圆弧形集流器加米字支撑架改造。其出口速度的不均匀性对9-12离心风机性能影响明显,有必要对其特性进行研究。A.G.Sheard通过研究加进气箱的通风机,在9-12离心风机叶轮进口加导流板控制叶轮进口的非均匀气流,结果表明在叶轮进口加导流板能够提高风机的全压,并得出了叶片根部断裂的原因。使用三维粒子动态分析仪(3D-PDA)对大型风机进气箱内部三维气体流场进行测量,揭示了其内部流动的基本特征,为了解进气箱流场结构和流动机理提供了依据。
9-12离心风机在大流量区计算值比实测值偏高,小流量区计算值比实测值偏低,但是整体上计算结果与实测结果基本吻合。由效率曲线图可知,大流量区计算结果比实测结果偏高,小流量区计算结果比实测结果偏低,说明计算结果与实测结果吻合。9-12离心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。通过实验值与计算值的对比,CFX 软件的数值模拟结果与实测结果一致,由此验证了采用CFX 软件对带进气箱的离心风机的数值模拟是可靠的。
试验噪声分析
离心风机的噪声按照流体动力声源的发声机制,分为三类:1)单极子,2)偶极子,3)四极子,风机正常工作状态下产生的噪声主要来源于偶极子源。根据GB/T2888-2008《风机和罗茨鼓风机噪声测量方法标准》对有无进气箱离心风机的噪声进行测试。试验地点:浙江上风高科专风实业有限公司CNAS 检测中心;采用声级计对风机出口处的噪声进行测试,测试方式及仪器。试验在符合ISO3745标准的半消声室中进行,其四周墙壁及屋顶均装有消声尖劈,消声室截止频率100Hz,本底噪声为26dB(A)。测量时,除地面外无其他的反射条件,测点位置D 距地面的高度与风机出口中心持平,水平方向上与出气口轴线成45° ,距离出气口中心L=1m。
9-12离心风机的噪声在小流量区,带进气箱的离心风机噪声不带进气箱,随着流量的增加,带进气箱的风机噪声显著提高,在大流量区,明显的高于不带进气箱的噪声。
1)9-12离心风机在进气箱出口与叶轮进口处有涡旋产生,其位置与流量大小相关,涡旋的存在导致叶轮流道发生了堵塞,是离心风机效率降低的原因之一。
2)加进气箱后,风机叶轮尾缘的“尾迹-射流”现象更加的严重,且在小流量区风机内部流场存在偏心现象。
3)加进气箱后9-12离心风机不仅效率有所降低,其全开流量与压力与无进气箱相比也有所下降,加进气箱后离心风机较优工况点向小流量区偏移,进气箱内部流场的复杂性以及出口速度的不均匀性对风机内部的流场分布产生了影响。
4)相比于无进气箱的情况下,加进气箱后,风机随流量的增加,噪声提升的更快,且在大流量区明显高于不带进气箱的噪声。
5)与实验测试结果对比分析,结果表明采用数值模拟研究风机性能是可行的。
为了提高掘进工作面离心风机导流效果, 提出对9-12离心风机圆弧形集流器加米字支撑架改造。在实际工作中,常用的打表工具———磁性表座虽然使用简便,但却存在着刚性不足和适用条件受限的不良情况。通过建立离心风机几何模型和数值模型,并施加边界条件,利用Fluent 软件对加米字圆弧集流器和普通圆弧集流器离心风机进行了整机内部流场数值模拟, 采用Tecplot 软件进行后处理,显示同流量下离心风机的压力云图。
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