基于CFD方法建立軸流式礦用通風(fēng)機(jī)的流體分析模型,選擇k-ε RNG湍流模型和壁面函數(shù)法,通過(guò)CFX求解得出不同滯后角條件下全壓效率、全壓系數(shù)、流量系數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系以及出口壓力和出口速度的變化特性。以全壓效率為優(yōu)化目標(biāo),葉片不同截面的出口幾何角作為設(shè)計(jì)變量構(gòu)建優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,通過(guò)Isight求解出滿足優(yōu)化目標(biāo)的葉片結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,優(yōu)化后的風(fēng)機(jī)葉片可將全壓效率最大提升24.3%,可顯著地降低通風(fēng)機(jī)在不同工作條件下的功耗。 

【文章來(lái)源】：液壓與氣動(dòng). 2020,(03)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

軸流式礦井通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)模型

網(wǎng)格質(zhì)量是確保計(jì)算精度和迭代收斂性的關(guān)鍵。建立礦用軸流式通風(fēng)機(jī)的CFD分析模型如圖2所示,為了便于網(wǎng)格劃分,將其分為入口計(jì)算域、葉輪計(jì)算域和出口計(jì)算域等三部分。其中,入口計(jì)算域和出口計(jì)算域均為空氣的充分流動(dòng)或發(fā)展?fàn)顟B(tài)。在所劃分的三部分區(qū)域中,葉輪計(jì)算域?yàn)榱黧w動(dòng)區(qū)域[10],其他區(qū)域?yàn)殪o區(qū)域,各個(gè)區(qū)域之間的連接采用interface進(jìn)行定義。根據(jù)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)可知,葉片具有扭曲性,厚度只有4 mm,因此采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,不僅更能適應(yīng)復(fù)雜曲面,而且可獲得良好的收斂性�？紤]到計(jì)算效率,流體入口和出口區(qū)域采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,葉輪計(jì)算域采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,其中,風(fēng)機(jī)葉輪和導(dǎo)葉的局部網(wǎng)格如圖3所示。為了進(jìn)一步確保整個(gè)CFD仿真的可靠性、收斂性和高效性,對(duì)網(wǎng)格密度進(jìn)行關(guān)系檢驗(yàn)。以全壓值為依據(jù),逐漸增加網(wǎng)格數(shù)量,試算結(jié)果表明,當(dāng)網(wǎng)格遞增至302萬(wàn)左右時(shí),全壓值幾乎不再發(fā)生變化,此時(shí),網(wǎng)格密度對(duì)計(jì)算精度的影響可近似忽略。

在所劃分的三部分區(qū)域中,葉輪計(jì)算域?yàn)榱黧w動(dòng)區(qū)域[10],其他區(qū)域?yàn)殪o區(qū)域,各個(gè)區(qū)域之間的連接采用interface進(jìn)行定義。根據(jù)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)可知,葉片具有扭曲性,厚度只有4 mm,因此采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,不僅更能適應(yīng)復(fù)雜曲面,而且可獲得良好的收斂性。考慮到計(jì)算效率,流體入口和出口區(qū)域采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,葉輪計(jì)算域采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格,其中,風(fēng)機(jī)葉輪和導(dǎo)葉的局部網(wǎng)格如圖3所示。為了進(jìn)一步確保整個(gè)CFD仿真的可靠性、收斂性和高效性,對(duì)網(wǎng)格密度進(jìn)行關(guān)系檢驗(yàn)。以全壓值為依據(jù),逐漸增加網(wǎng)格數(shù)量,試算結(jié)果表明,當(dāng)網(wǎng)格遞增至302萬(wàn)左右時(shí),全壓值幾乎不再發(fā)生變化,此時(shí),網(wǎng)格密度對(duì)計(jì)算精度的影響可近似忽略。1.4 模型參數(shù)特性

【參考文獻(xiàn)】：
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