矿用轴流风机弯掠叶片优化设计及仿真分析

"该文研究了矿用轴流风机的弯掠叶片设计，通过Fluent软件进行了三维流场的数值模拟，分析了前弯、前掠和弯掠叶片的流体动力学特性，旨在优化风机叶片设计，提高效率并降低噪声。文章详细介绍了弯掠叶片的定义，以及风机的主要结构参数，并提出了基于Clarky翼型的3种叶片设计方案。" 在矿井通风系统中，主通风机起着至关重要的作用，其性能直接影响到矿井的安全生产。轴流风机因其高效、稳定的特点被广泛应用于矿井通风。近年来，随着科技的进步，风机叶片设计经历了从一维到三维的发展，显著提升了风机的效率和降低了运行噪声。本文关注的是弯掠叶片设计，这是一种结合了前弯和前掠特征的叶片形状，可以进一步优化风机性能。 弯掠叶片的设计涉及三个关键角度：弯角（δ）、掠角（λ）和反角（γ）。弯角描述叶片在周向的倾斜，前弯和后弯分别指顺和逆旋转方向的倾斜。掠角则表示叶片在来流方向上的倾斜，前掠和后掠对应于来流方向的两侧。反角则描述叶片在弦长垂直方向的倾斜，分为上反和下反。这三种角度在空间上相互关联，共同影响叶片的气动特性。 文章选取了FBCDZ№10/2×22型主通风机作为研究模型，详细列出了其主要参数，如流量、轮毂比、压力、叶轮直径、电机转速、叶片数目和效率等。以此为基础，研究采用了常见的Clarky翼型作为原型叶片，通过改变弯角和掠角设计出前弯叶片、前掠叶片和弯掠组合叶片。其中，前弯叶片的弯角为8.5°，前掠叶片的掠角为15°，而弯掠组合叶片的弯角为6.5°，掠角为10°。 使用计算流体力学软件Fluent进行数值模拟，可以深入理解不同叶片设计对流场的影响，包括压力分布和相对流速等关键指标。这种仿真分析为叶片的优化提供了理论依据，有助于在保证风机性能的同时，降低噪声，提高整体效率。 矿用轴流风机的弯掠叶片设计与仿真分析是提升风机性能的关键环节。通过对叶片的三维流场分析，科研人员能够更准确地预测和调整叶片的气动特性，从而实现更高效、更安静的通风设备。这一研究不仅对矿井通风有重要价值，也为其他工业领域中轴流风机的设计改进提供了参考。