葉片形狀優(yōu)化對離心式風(fēng)機廠家金屬葉輪穩(wěn)定運行的影響

葉片的結(jié)構(gòu)優(yōu)化對離心風(fēng)機金屬葉輪平穩(wěn)運行有著重要的影響。目前很多學(xué)者研究了葉片出口安裝角的結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及葉片高度的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，但是對于葉片形狀的結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究得較少。氣流在葉片的不同區(qū)域的流動有很大的不同。在葉輪前盤，氣流的流動方式主要是軸向流動。在葉輪的中后盤，氣流的流動方式主要是徑向流動。通過這種方式，達到葉輪前盤向中后盤送風(fēng)，使葉輪中后盤出風(fēng)的目的。加米字形集流器和普通圓弧形集流器內(nèi)部流場受壓分布所示，離心式風(fēng)機廠家米字形集流器入口壓力為-8000Pa，到集流器出口達到-18000Pa，壓差10000Pa。由此可見，通過對葉片形狀進行優(yōu)化設(shè)計，可以在一定程度上增加葉片的送風(fēng)量以及有效通道的寬度，使得離心風(fēng)機的效率得到提高，從而保證金屬葉輪的平穩(wěn)運行。

離心式風(fēng)機廠家具有體積小、壓力系數(shù)高等一系列優(yōu)點，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用，是人們生產(chǎn)生活中必不可少的一種機器設(shè)備。離心風(fēng)機主要由集流器、蝸殼、電機以及葉片四個部件組成。各部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化對離心風(fēng)機金屬葉輪穩(wěn)定運行起著重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及生活水平的提高，對離心式風(fēng)機廠家進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化越來越受到人們的關(guān)注。因此本文通過對集流器優(yōu)化、蝸殼優(yōu)化、電機優(yōu)化以及葉片形狀進行優(yōu)化，來觀察結(jié)構(gòu)優(yōu)化之后的離心風(fēng)機對金屬葉輪穩(wěn)定運行的影響，以促進離心風(fēng)機的生產(chǎn)工作朝著更完善、更健康的方向發(fā)展。離心式風(fēng)機廠家采用3種不同流量的五孔探頭，測量了風(fēng)機蝸殼內(nèi)流體的三維流動，得出傳統(tǒng)一維蝸殼型線設(shè)計方法忽略了風(fēng)機內(nèi)部嚴(yán)重的泄漏情況，應(yīng)根據(jù)流體實際流動進行修正的結(jié)論。

1）離心式風(fēng)機廠家在進氣箱出口與葉輪進口處有渦旋產(chǎn)生，其位置與流量大小相關(guān)，渦旋的存在導(dǎo)致葉輪流道發(fā)生了堵塞，是離心風(fēng)機效率降低的原因之一。

2）加進氣箱后，風(fēng)機葉輪尾緣的“尾跡-射流”現(xiàn)象更加的嚴(yán)重，且在小流量區(qū)風(fēng)機內(nèi)部流場存在偏心現(xiàn)象。

3）加進氣箱后離心式風(fēng)機廠家不僅效率有所降低，其全開流量與壓力與無進氣箱相比也有所下降，加進氣箱后離心風(fēng)機較優(yōu)工況點向小流量區(qū)偏移，進氣箱內(nèi)部流場的復(fù)雜性以及出口速度的不均勻性對風(fēng)機內(nèi)部的流場分布產(chǎn)生了影響。

4）相比于無進氣箱的情況下，加進氣箱后，風(fēng)機隨流量的增加，噪聲提升的更快，且在大流量區(qū)明顯高于不帶進氣箱的噪聲。

5）與實驗測試結(jié)果對比分析，結(jié)果表明采用數(shù)值模擬研究風(fēng)機性能是可行的。

為了提高掘進工作面離心風(fēng)機導(dǎo)流效果， 提出對離心式風(fēng)機廠家圓弧形集流器加米字支撐架改造。通過建立離心風(fēng)機幾何模型和數(shù)值模型,并施加邊界條件，利用Fluent 軟件對加米字圓弧集流器和普通圓弧集流器離心風(fēng)機進行了整機內(nèi)部流場數(shù)值模擬， 采用Tecplot 軟件進行后處理，顯示同流量下離心風(fēng)機的壓力云圖。多翼離心風(fēng)機由進口集流器、葉輪及蝸殼組成，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

煤礦生產(chǎn)中， 掘進工作面是主要的產(chǎn)塵環(huán)節(jié)。粉塵不僅嚴(yán)重危及采掘工作面人員的身體健康，而且容易造成重大事故隱患。采用除塵風(fēng)機對掘進工作面進行降塵是主要降塵方式之一。但是，由于工作面粉塵極易隨風(fēng)四處擴散，如何將粉塵定向?qū)腚x心風(fēng)機，提高除塵效率，是亟待解決的問題。其中集流器是引導(dǎo)粉塵氣體進入離心式風(fēng)機廠家的重要結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式對風(fēng)機性能有很大的影響。有關(guān)研究表明圓弧形集流器對提高風(fēng)機性能效果好。離心式風(fēng)機廠家在大流量區(qū)計算值比實測值偏高，小流量區(qū)計算值比實測值偏低，但是整體上計算結(jié)果與實測結(jié)果基本吻合。山東冠熙環(huán)保設(shè)備有限公司對集流器進行改進，在離心式風(fēng)機廠家集流器內(nèi)部的側(cè)壁上固定若干條肋組成的“米”字支撐架。

本文將對加米字支撐架的集流器和普通圓弧形集流器進行整機數(shù)值模擬，重點分析這2 種結(jié)構(gòu)形式對掘進工作面的粉塵的導(dǎo)流效果，并對比其對風(fēng)機性能的影響，為掘進工作面降塵效率的提高提供理論依據(jù)。

離心式風(fēng)機廠家流體的數(shù)學(xué)模型

粉塵流體在風(fēng)機中流動的物理條件較為復(fù)雜，影響因素較多，因此在離心風(fēng)機的數(shù)值計算中，假設(shè)流體為連續(xù)等溫不可壓縮的牛頓流體穩(wěn)態(tài)運動而且各組分之間沒有化學(xué)反應(yīng)。其在風(fēng)機中的流動要遵循質(zhì)量守恒定律、動量定理和能量守恒定律3 個基本物理守恒定律的支配。B組合改進風(fēng)機全壓降低了約5．0Pa，離心式風(fēng)機廠家效率下降了約0．9%。

整機壓力云圖分布

通過Fluent 軟件對掘進工作面離心風(fēng)機進行流場數(shù)值模擬，模擬得出在同流量下，加米字集流器和普通集流器離心風(fēng)機壓力云圖可以看出，風(fēng)機靜壓從進口至出口逐漸增大，在蝸殼外達到較大。加米字集流器風(fēng)機進口靜壓明顯高于普通集流器離心風(fēng)機， 其較大靜壓達到2 510 Pa，普通集流器達到1 440 Pa；主要從集流器優(yōu)化對離心風(fēng)機金屬葉輪穩(wěn)定運行影響、窩殼優(yōu)化對離心風(fēng)機金屬葉輪穩(wěn)定運行影響、電機優(yōu)化對離心風(fēng)機金屬葉輪穩(wěn)定運行影響，以及葉片形狀優(yōu)化對離心式風(fēng)機廠家金屬葉輪穩(wěn)定運行影響四個方面進行分析，為保證金屬葉輪的穩(wěn)定運行提供技術(shù)支持。加米字風(fēng)機的全壓較大可達5 860 Pa，而普通集流器較大達到4 260 Pa。

離心式風(fēng)機廠家集流器的壓力用Tecplot 軟件對模擬結(jié)果進行后處理，可以對離心風(fēng)機集流器的受壓進行對比分析。加米字形集流器和普通圓弧形集流器內(nèi)部流場受壓分布所示， 離心式風(fēng)機廠家米字形集流器入口壓力為-8 000 Pa，到集流器出口達到-18 000 Pa，壓差10 000 Pa；粉塵不僅嚴(yán)重危及采掘工作面人員的身體健康，而且容易造成重大事故隱患。普通圓弧形集流器入口壓力為-8 000 Pa，到集流器出口達到-16 000 Pa，壓差8 000 Pa，小于米字形集流器。同時也可以看出，加米字形集流器壓力梯度變化趨勢比普通圓弧形集流器平緩，對穩(wěn)定進口氣流，保證氣流的均勻及穩(wěn)定有更明顯的作用。