煤矿对旋轴流通风机三维全流场数值模拟

针对矿用局扇对旋风机,建立了三维整机全流场几何模型,采用四面体非结构化的网格进行空间离散,完成了整机的数值计算。主要分析了风机内部特定面处的压力场和速度场的分布规律,揭示了轴流风机内部流场的基本特性。研究结果可为风机的优化设计提供借鉴,对提高轴流风机的整机性能具有重大意义。 ### 煤矿对旋轴流通风机三维全流场数值模拟 #### 一、引言 随着煤矿开采技术的进步和安全标准的提升，通风设备在煤矿中的应用变得尤为重要。其中，对旋式轴流通风机因其独特的性能优势，在煤矿通风领域得到了广泛的应用。这种风机通过两个旋转方向相反的叶轮来实现空气的输送，相较于传统轴流通风机，其具有更高的压力比、更简单的结构以及更大的反风量等特点。随着计算机技术的发展，利用数值模拟方法对风机内部流场进行分析已经成为可能，这对于进一步优化风机设计、提高风机整体性能具有重要意义。 #### 二、三维全流场几何模型的建立 ##### 2.1 几何模型的构建 为了准确模拟对旋风机的工作状态，首先需要建立一个精确的三维几何模型。除了叶轮外，风机的其他组成部分大多为规则几何形状，可以通过CAD软件直接创建。而对于叶轮部分，由于其复杂性较高，通常需要编写专门的程序来辅助建模。例如，可以使用Visual Basic (VB) 编程语言编写程序，输入叶型弦长、相对厚度、安装角等关键参数，自动生成叶片模型。本研究中，采用了NACA65-010叶型，并将其分为15个环形叶栅，每个叶栅上取55个点，以确保模型的准确性。 ##### 2.2 网格划分 建立好几何模型之后，接下来的重要步骤是对模型进行网格划分。本文采用四面体非结构化网格来进行空间离散，这种网格划分方式可以较好地适应复杂的几何形状，同时也能保证计算的准确性。通过对风机的各个部分进行细致的网格划分，可以确保后续数值计算的精确度。 #### 三、数值模拟分析 在完成模型建立和网格划分之后，即可进行数值模拟。本研究中，主要关注风机内部的压力场和速度场的分布情况，以此来揭示轴流风机内部流场的基本特性。 ##### 3.1 压力场分析 通过对风机内部不同位置的压力场进行模拟，可以了解气流在通过风机时的压力变化情况。这对于理解风机的工作原理和优化设计都非常重要。比如，分析压力场可以帮助我们发现是否存在压力损失较大的区域，从而针对性地改进设计。 ##### 3.2 速度场分析 速度场的分析则更加直观地展示了气流在风机内部的流动情况。通过观察速度场的变化，可以判断出气流是否均匀、是否存在涡流等问题。这对于提高风机的效率和减少噪声等方面都有重要的参考价值。 #### 四、研究意义 通过对旋风机内部流场的数值模拟研究，不仅可以帮助我们深入理解风机的工作机制，还能够为优化设计提供有力的数据支持。具体来说，这些研究成果有助于： - 提高风机的整体性能，包括提高效率、降低噪音等。 - 改进风机的设计，使其更加符合实际工况需求。 - 为同类产品的研发提供理论依据和技术支持。 利用数值模拟技术对煤矿对旋轴流通风机的内部流场进行分析是一项非常有价值的研究工作，它不仅有助于当前产品的优化，也为未来同类产品的开发提供了宝贵的经验。