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軸流風(fēng)機(jī)利用模擬方法分析了第1級(jí)導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)形式對(duì)某兩級(jí)動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)性能的影響，表明長(zhǎng)短復(fù)合導(dǎo)葉對(duì)提升軸流風(fēng)機(jī)氣

動(dòng)性能方面好于單一長(zhǎng)度葉片式導(dǎo)葉。軸流風(fēng)機(jī)在流固耦合模擬研究方面，利用CFX 和Ansys 對(duì)離心風(fēng)機(jī)葉輪的模擬表明，風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能基本不變，而較大變形量減少2. 5%，較大等效應(yīng)力增大3. 6%。失速工況下葉輪的靜力特性，指出氣動(dòng)力載荷對(duì)葉輪的總變形量有顯著的影響，對(duì)葉輪等效應(yīng)力分布的影響較小，軸流風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)工作時(shí)的應(yīng)力及總應(yīng)變，驗(yàn)證了在流固耦合作用下風(fēng)機(jī)工作的強(qiáng)度要求。Dhopade模擬了低周疲勞與高周疲勞聯(lián)合作用對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)葉片結(jié)構(gòu)與氣動(dòng)性能的影響。在考慮葉片和流域相互耦合狀態(tài)下，對(duì)大型軸流風(fēng)機(jī)葉片的氣動(dòng)彈性的模擬表明，考慮氣動(dòng)彈性的較大應(yīng)力幾乎是不考慮氣動(dòng)彈性的較大應(yīng)力的兩倍，由此證明在葉片安全性評(píng)估方面考慮氣動(dòng)彈性的必要性。糧堆中間層的溫度梯度接近操作規(guī)程，說(shuō)明干冷空氣通過(guò)糧堆是均勻的。綜上所述，目前對(duì)于軸流風(fēng)機(jī)的導(dǎo)葉數(shù)目改變研究只關(guān)注其氣動(dòng)性能，而對(duì)于葉輪靜力結(jié)構(gòu)和振動(dòng)情況研究較少。

因此，本文研究對(duì)象為某電廠660 MW 機(jī)組配套的動(dòng)葉可調(diào)軸流一次風(fēng)機(jī)，借助Fluent 軟件對(duì)其內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，并借助Workbench 流固耦合模塊對(duì)葉片進(jìn)行靜力分析和預(yù)應(yīng)力下的模態(tài)分析，對(duì)導(dǎo)葉數(shù)目改變前后的葉輪安全性進(jìn)行評(píng)估，為風(fēng)機(jī)生產(chǎn)和改造提供參考依據(jù)。同樣，二級(jí)葉輪的聲功率級(jí)也明顯降低，但非工作面的渦流沒(méi)有完全消失。

軸流風(fēng)機(jī)葉片角度不可調(diào)的一級(jí)和二級(jí)葉輪的安裝角度分別為46和30。針對(duì)礦井巷道掘進(jìn)中不同掘進(jìn)深度所需的風(fēng)量和壓力的差異，避免了過(guò)大的風(fēng)量和壓力對(duì)淺層掘進(jìn)深度井下人員正常工作的影響，設(shè)計(jì)了兩級(jí)葉片角度可調(diào)的葉輪結(jié)構(gòu)。在不同開(kāi)采深度下，調(diào)整兩級(jí)葉片的角度，使之匹配，既滿(mǎn)足了風(fēng)量和壓力的要求，又節(jié)省了大量的電力。資源，減少風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)損失。軸流風(fēng)機(jī)葉片角度可調(diào)的葉輪調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用機(jī)械傳動(dòng)。每片葉片的下端是葉柄。葉片臂安裝在葉柄上。外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)刀臂通過(guò)錐齒輪和平移盤(pán)旋轉(zhuǎn)，以調(diào)整刀片角度。兩級(jí)葉輪除了葉片數(shù)不相等外，參數(shù)相同。為了減少后期試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)量，使二級(jí)葉輪的旋轉(zhuǎn)方向比一級(jí)葉輪加速氣流方向承受的負(fù)荷更大，本文選取了兩級(jí)葉輪結(jié)構(gòu)的二級(jí)葉輪作為研究對(duì)象。導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)、數(shù)目和安裝角度對(duì)提高流體機(jī)械的性能、降低軸流風(fēng)機(jī)噪聲和減輕振動(dòng)具有明顯影響。根據(jù)兩個(gè)葉輪的結(jié)構(gòu)尺寸，建立了實(shí)體模型，因?yàn)槟B(tài)結(jié)果應(yīng)反映葉輪本身的振動(dòng)特性。建模時(shí)，模型的形狀和大小應(yīng)盡可能與實(shí)際相符。同時(shí)，為了突出軸流風(fēng)機(jī)葉片角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對(duì)葉輪整體振動(dòng)特性的影響，省略了對(duì)葉輪結(jié)構(gòu)影響不大的倒棱、螺栓等工藝結(jié)構(gòu)。

根據(jù)以往對(duì)軸流風(fēng)機(jī)亞音速定子葉片的研究，前緣彎曲用于匹配迎角[20]，根部彎曲高度為20%，端部彎曲角度為20，頂部彎曲高度為30%，端部彎曲角度為40，如圖18左側(cè)所示。彎曲高度和彎曲角度的選擇是基于流入流的流動(dòng)角度條件：如圖5中藍(lán)色箭頭所示，定子葉片的流入角度受上游動(dòng)葉片的影響，靠近端壁有兩個(gè)不符合主流分布趨勢(shì)的區(qū)域，而彎曲高度末端彎板的T應(yīng)覆蓋與流動(dòng)角度匹配的區(qū)域；當(dāng)兩級(jí)葉輪向后旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)改變兩級(jí)葉輪之間的流動(dòng)方向，產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊。末端彎板角度的選擇基于區(qū)域和主流流動(dòng)角度之間的差異。

根據(jù)前面的研究，軸流風(fēng)機(jī)前緣彎曲的定子葉片可以有效地消除流入攻角，但葉片的局部端部彎曲會(huì)導(dǎo)致葉片局部反向彎曲的形狀效應(yīng)。在保證端部攻角減小的同時(shí)，定子葉片端部的阻塞量增大，損失增大。在端部彎曲建模的基礎(chǔ)上，適當(dāng)疊加葉片正彎曲建模，可以減小端部攻角，保證定子葉片和級(jí)間的有效流動(dòng)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法，得到了合適的前彎參數(shù)：軸流風(fēng)機(jī)彎曲高度60%，輪轂彎曲角度40，翼緣彎曲角度20，基本符合以往研究得出的彎曲葉片設(shè)計(jì)參數(shù)選擇規(guī)則。不同葉柵的吸力面徑向壓力梯度和出口段邊界層邊界的徑向壓力梯度可以很好地進(jìn)行比較。在帶端彎和正彎葉片的三維復(fù)合葉片表面，存在兩個(gè)明顯的徑向壓力梯度增大區(qū)域，形成從端彎到流道中徑的徑向力，引導(dǎo)軸流風(fēng)機(jī)葉片表面邊界層的徑向重排。在采集到軸流風(fēng)機(jī)的振動(dòng)信號(hào)中，電機(jī)的水平振動(dòng)和徑向振動(dòng)是整個(gè)風(fēng)機(jī)嚴(yán)重的振動(dòng)。從出口段附面層的邊界形狀可以看出，復(fù)合三維葉片試圖使葉片的徑向附面層均勻化，消除了葉片角部區(qū)域的低能流體積聚，對(duì)提高葉片邊緣起到了明顯的作用。