田铖[1]2003年在《地铁用轴流风机的CFD模拟及研究》文中提出轴流风机是地铁车站和隧道区间内通风的主要设备，其流量，压力和效率等指标备受人们关注。地铁轴流风机的设计很大程度上要依赖试验，设计成本相对较高。如果用数值模拟的方法对地铁轴流风机的流场进行模拟，得出指导性和方向性的结果，可以帮助选择性能最佳的设计，具有明显的应用价值。本文用 CFD商用软件 Fluent6.0 对地铁轴流风机的流场进行模拟并做出分析。本文假设定常条件，采用 k－ε双方程湍流模型，SIMPLE 算法对直径为 1.8米地铁轴流风机的流场进行了模拟，着重对进口回流区，压力场，速度场和矢量场等进行讨论，经过和实验结果比较，模拟结果很理想。在此基础上，本文将风机支架进行旋转，并且针对不同的旋转角度分别进行计算。通过对风机流场和风机效率等的分析，得出了风机支架旋转角度对风机性能的影响规律：支架的旋转会引起风机正转效率的下降和反转效率的提高。假如采用较小的支架旋转角度，那么风机的反转效率会有较大程度的提高，同时正转效率不会明显下降。另外，本文在复杂模型的建立和简化，网格的生成，计算模型的采用等方面做了一些有益的探索，希望能对相似类型的数值模拟问题提供借鉴。
伍晨[2]2007年在《地铁用轴流风机的CFD模拟》文中研究指明地铁专用轴流风机是地铁车站和隧道区间内通风的主要设备,它具有流量大、功率大和压头高等特点,是地铁空调系统的主要耗能设备,因此它的各项性能指标备受人们关注。地铁轴流风机的设计很大程度上要依赖试验,但是一次试验要消耗很大的人力物力,因此,设计成本相对较高。如果采用数值模拟的方法对地铁轴流风机的流场进行模拟,得出指导性和方向性的结果,可以帮助选择性能最佳的设计方案,具有明显的应用价值和经济效益。本课题利用CFD商用软件Fluent6.1,该软件的计算方法是利用有限体积法,假设定常条件,采用k-ε双方程湍流模型,SIMPLE算法。本课题利用该软件对地铁轴流风机的速度场、压力场以及风机在不同转速和安装角度下的速度场和压力场进行模拟,并着重对出口回流区,压力场,速度场和矢量场等进行讨论,找出模拟结果与试验结果存在的差别之处,然后进行分析。分析结果表明,模拟结果与实验结果基本吻合,尤其是额定工况下的风量和风压,十分的接近,这说明数值模拟的结果是可信的,对设计可以起到指导性的作用。在此基础上通过大量的模拟计算和数据整理分析出风机的叶片数,转速,风帽的形状,以及叶片安装角度等因素对风机性能的影响效果,尤其是当风机在两种或两种以上工况下运行时,通常不能总是处于高效率区的现象作出研究,从而总结出如何使风机在不同工况下运行时总能够保持工作点处于高效率区。由于本次研究处于风机的研发阶段,所以无法与实际的工程运行相联系,而且无法得到具体的管路阻力特性曲线,在这种情况下,只能做出定性的分析。今后具备条件后,可以根据得出的结论进行实际验证与校核,从而可以得出一套较为完善的风机调节方案。本文在风机建模领域有一定的创新,在前人经验的基础上,增加了由面网格生成体网格的方法,不仅减少了网格的总数量,而且增加了模拟数据的真实性,另外,在如何调节欠松弛因子方面颇有心得,可以为以后的模拟提供一定的借鉴。
贾捷, 张欢, 由世俊, 伍晨, 高立江[3]2012年在《地铁用轴流风机的CFD模拟及研究》文中研究说明应用计算流体力学(CFD)软件FLUENT对地铁用轴流风机的压力场和速度场进行模拟,得出风机在不同风量下的全压和效率,与试验结果基本吻合。在同一风量和转速下,叶顶间隙越小,风机的全压和效率越高,且随着风量的增大,叶顶间隙的影响逐渐减小。在同一风量和转速下,改变叶片安装角,风机效率与全压变化方向相反。在风量较小时,叶片数量对风机的性能影响不大,但在风量较大时,叶片数较少的风机全压和效率随着风量的增大急剧下降。
杨樱[4]2006年在《利用变频风机进行地铁环控空调通风的节能运行方案研究》文中指出地下铁道是解决现代城市交通拥挤问题的有效手段,今后的二、叁十年是我国城市地铁交通发展的高峰期。地铁环境控制系统是整个地铁工程的重要组成部分,因此如何优化设计地铁环控系统,节约能源耗用,降低环控系统运行费用,是值得关注的一个重要课题。本课题的研究目的在于保证地铁系统的正常运营和乘客的热舒适性基础上,根据不同季节的气象条件以及不同时刻的列车密度和客流情况来控制地铁空调通风系统的正常运行,制定最佳的节能而有效的通风系统运行方案。在参考了国内外大量关于地铁环控系统研究资料的基础上,本课题结合天津地铁一号线改扩建工程,主要做了以下几个方面的工作:对地铁车站公共区的热负荷进行了分析计算,得出由于客流量、行车密度,气候的变化而引起的车站公共区负荷的波动规律,进而确定地铁车站公共区逐时通风量,为确定变风量环控方案提供基础资料。在对地铁车站公共区逐时热负荷的研究基础上,结合天津市地铁一号线环控系统初步设计方案,提出空调风机的变频控制方案。此方案是根据负荷的变化,风机按照时间程序作分级运行,将风机系统配置变频控制器,使其连续变频运转。同时为了验证这种方案的可行性,对风机变频特性进行了试验研究,并用数值计算方法对此方案进行了模拟验证。本课题应用计算流体力学(CFD)模拟的方法,借助于Gambit和Fluent软件,选择小白楼站(岛式站台)典型车站环控系统的风机进行了研究。模拟变频风机的压力场和速度场,同时计算变频功率和效率,以评价变风量环控系统的环控效果。研究结果表明,在空调通风系统变频调速设计中,令风机按照时间程序作分级运行,可以满足地铁环控要求,并具有一定的经济性、可靠性和实用性。本研究为地铁通风系统的优化设计提供了有价值的参考依据。
杨杰[5]2012年在《基于逆向工程与CFD的矿井主扇风机流场分析及仿真研究》文中认为矿井主扇风机是煤矿安全生产的关键技术装备,矿井主扇风机能否正常运转关系到整个矿井的生产安全。作者所在课题组提出了矿用设备健康维护系统,针对矿井轴流风机进行建模仿真研究,分析其性能以及故障特性。首先对矿井轴流风机结构进行建模,由于矿井轴流风机的结构参数资料不详,尤其叶轮部分的参数生产厂家无法提供,本文采用了逆向工程方法对风机进行逆向建模,即通过叁维扫描获取其点云数据,用建模软件对其数据进行处理,同时对其进行反求建模,进一步对模型进行网格划分,导入到流体仿真软件中进行求解。采用FLUENT软件对矿井轴流风机正常状态下的流场进行仿真求解,通过对不同工况下的流场进行模拟获得其流场特性曲线,并对其特性进行分析,为矿井轴流风机运行状态下的优化提供参考。本文对矿井轴流风机的典型故障进行流场仿真,分析其故障下的流场特性,以及可能导致故障的原因和故障发展规律,为矿井主扇风机的预知维护提供重要的依据。
高立江[6]2004年在《地铁用轴流风机的数值模拟及研究》文中提出地铁专用轴流风机是地铁车站和隧道区间内通风的主要设备,它具有流量大、压头高和功率大等特点,它的各项性能指标备受人们关注。地铁轴流风机的设计很大程度上依赖于试验,而往往一次试验要消耗很大的人力物力,因此设计成本相对较高。如果用数值模拟的方法对地铁轴流风机的流场进行模拟,得出指导性和方向性的结果,将有助于最佳设计方案的选择,具有明显的应用价值和经济效益。本课题所用的CFD计算软件是fluent6.1,该软件提供两种数值求解方法:分离解法和耦合解法,本课题采用的是分离解法,其离散方法为有限体积法。模型计算湍流粘性采用的是k-ε双方程湍流模型,实现压力速度耦合采用的是SIMPLE算法。本课题对地铁轴流风机在不同转速和安装角度下的速度场、压力场进行了模拟,得出了不同风量下的全压和效率值,并将模拟结果与厂家的试验数据作了对比,两者基本吻合,尤其是额定工况下的风量和风压,十分的接近,这说明数值模拟的结果是可信的,对设计可以起到指导性的作用。另外本课题还着重对风机出口回流区的压力场和速度场进行了分析,找出了回流生成的原因,进一步模拟发现风机出口气流经过一段加长管道后就会消失。通过此次模拟发现,如果按照实际风机的尺寸和边界条件进行建模,则计算结果很难收敛,因此在建模时必须简化某些条件,但是这样就会对结果造成一定的偏差,而偏差的大小必须经过实验才能得到检验。另外,建模的前处理和结果的后处理是模拟设计成功的关键,经验和良好的素养是合格的虚拟设计人员必须的。本课题在建模、网格划分等方面总结了一些经验,希望能够为以后的模拟工作提供有益的参考。
王闪[7]2013年在《隧道火灾侧向排烟控制效果及通风网络解算研究》文中研究表明港珠澳海底隧道在我国尚属首次采用设置侧边排烟道的集中排烟系统,且其建成后将成为世界上最长的公路沉管隧道,具有沿线长、埋深大、交通流量大等特点,火灾事故发生的可能性及破坏性均较大。为此,本文综合运用理论分析、数值模拟技术、以及网络通风理论,研究设置侧边排烟道的集中排烟系统中火灾烟气蔓延规律及烟气控制效果,进而优化确定火灾工况下的通风排烟技术参数,实现侧边排烟道的集中排烟系统的安全节能运行。对此,本文的主要内容为：(1)结合国内外对公路隧道火源功率开展的试验研究及港珠澳海底隧道工程实际情况,确定可能的最大火灾规模。在采用羽流模型计算出理论排烟量的基础上,通过对不同排烟量下隧道内的速度场、温度场和组分浓度场的模拟分析,获得了基于多因素判据的合理排烟量。(2)在确定合理排烟量的基础上,根据隧道内温度分布、烟气控制范围、行车道2m高处能见度、排烟效率、排烟系统流速等指标,研究火灾发生于不同行车道时烟气的控制效果；同时分析不同坡度段发生火灾时的烟气控制特点。(3)基于燃烧学及流体力学理论分析火灾工况下隧道内风流的受力状态,给出港珠澳海底隧道内风流受力计算模型。为网络分析火灾时港珠澳海底隧道内风流状态提供了基础资料。(4)运用网络通风理论将港珠澳海底隧道通风排烟系统抽象为通风网络图,采用基于斯考德—恒斯雷(Scott-Hinsley法)迭代法编写了隧道火灾通风解算程序,并采用该程序对港珠澳海底隧道火灾通风排烟进行了网络分析,获得了不同排烟方式下隧道内风流状态,得到了射流风机布置数量,实现了轴流风机的优化选型,为隧道火灾预案的制定提供了技术依据。本文的研究成果可为公路隧道侧向排烟合理烟控方案的选取,以及实现隧道安全节能运营提供有价值的技术支持。
禇双磊[8]2010年在《轴流式风力灭火机的轴流叶轮气动性能研究》文中认为轴流式风力灭火机是一种不同于现有离心式风力灭火机的新型便携式风力灭火机,其轴流叶轮是轴流式风力灭火机的核心灭火部件。因此,轴流叶轮气动性能的好坏直接关系到轴流式风力灭火机的灭火性能。本研究主要是针对轴流式风力灭火机中轴流叶轮的气动性能进行试验研究和CFD数值模拟,为设计高效率的轴流式风力灭火机提供理论依据。本研究的主要内容和结论如下：1.根据国家标准GB／T 10280-1999《便携式风力灭火机技术条件》规定的便携式风力灭火机中灭火风机性能要求(出口风量)和将来的新型轴流式风力灭火机的设计设想,设计制造了轴流式灭火风机气动性能试验装置。该试验装置可以模拟在实验室条件下轴流叶轮高速旋转驱动空气自由流动的状态。并通过更换锥形射流风筒来验证轴流叶轮在轴流风机和轴流式灭火风机的气动性能。2.通过对不同叶片数(5、6、7)和叶片角度(30°、34°、38°)的5种轴流叶轮构成的轴流风机进行气动性能试验,试验结果表明轴流叶轮叶片数为6、叶片角度为38°的轴流风机风量最接近设计要求,达到1406.1m3／h,全压为438.35Pa,功率为0.501kw,效率为34.15%,基本满足灭火风机的气动性能要求,并且轴功率远小于便携式风力灭火机的功率3.轴流风机内部流场的数值模拟结果表明：轴流叶轮叶片数Z=6,叶片角度为38°的5号轴流风机叶轮外缘速度较大,轮毂出口端低速区面积较小,叶身出口速度较大,旋转推力较大,与气动性能试验结果一致。4.将锥形射流风筒安装在轴流风机上形成轴流式灭火风机后,通过对不同叶片数(5、6、7)和叶片角度(30°、34°、38°)的5种轴流叶轮构成的轴流式灭火风机整机进行气动性能试验,试验结果表明轴流叶轮叶片数为6、叶片角度为38°的5号轴流式灭火风机风量最接近设计风量,达到1400.3m3／h,全压为584.61Pa,功率为0.45 kw,全压效率稍微偏低为50.44%,气动性能良好,基本满足灭火风机的气动性能要求,并且轴功率远小于便携式风力灭火机的功率要求；因此应用于轴流式风力灭火机的轴流叶轮叶片数宜取6片,叶片角度宜取38°5.轴流式灭火风机内部流场的数值模拟结果表明：与轴流风机相比,轴流式灭火风机中的锥形射流风筒的作用就是提高风速,加速空气射流的形成。其中轴流叶轮叶片数Z=6,叶片角度为38°的5号轴流式灭火风机轮毂出气端回流区面积较小,功率消耗较少。锥形射流风筒内部速度矢量较大,分布较密集,射流出口速度较大,风量较大,与气动性能试验结果基本一致。
张才华[9]2014年在《轴流风机模块化设计的若干技术研究》文中认为轴流风机整体铸造加工精度低,易产生缺陷。本文基于模块化思想,将轴流风机叶轮根据功能不同分为叶片和轮毂两个模块,并将叶片作为通用模块,利用原准叶片设计不同尺寸系列的模块化轴流风机。本文针对轴流风机模块化设计中轮毂比、原准叶片安装角确定和原准叶片设计压力选择进行了研究。本文首先对改进的变环量设计进行了介绍,利用改进的变环量设计方法在不同设计参数和结构参数条件下,进行了风机设计,并对所设计风机进行了气动性能模拟和对比。通过性能对比可知,利用改进的变环量设计方法设计的风机,压力和效率呈现反相关关系,所以在模块化设计高压头轴流风机时需牺牲一部分风机效率。在模块化设计风机过程中,原准叶片需在不同轮毂比的风机中工作,经过模拟发现,当轮毂比过大时,风机的效率会下降,所以设计原准风机时需要在兼顾风机结构和气动性能时选择尽可能小的轮毂比。在原准叶片与轮毂匹配组成特定尺寸的模块化风机时,需要确定原准叶片的安装角,本文提出了基于几何寻优方法。另外,本文对原准风机设计压力的选择进行了研究,分别选择低压和中压作为设计压力,两者800mm风机的性能相近,但是在大尺寸风机中,中设计压力组成的风机性能更优。最终,在所设计原准叶片的基础上,本文给出了模块化风机的性能谱图。
汤召志[10]2012年在《港珠澳大桥沉管隧道运营通风节能技术研究》文中研究表明我国是能源消费和生产大国,一方面是资源相对不足,另一方面是能源利用效率低,且浪费严重,因而经济增长的质量和效益不高,在经济快速增长的新时期,我国政府提出了建设资源节约型社会的方针。目前随着大量长公路隧道的修建,而对于长隧道的通风又将是隧道运营中“耗能大户”。因此有必要对隧道的运营通风进行节能技术研究,从而达到“节能减排”的目的。本文以长6km的港珠澳大桥沉管公路隧道工程为背景,对港珠澳大桥隧道的运营通风进行节能技术研究,研究的主要工作如下：(1)结合现有的变频技术的理论及国内外研究学者的研究成果,对轴流风机的变频技术的节能控制研究。并结合现场实测、数值模拟,对并联变频风机的失速及控制优化进行了研究。(2)根据隧道洞口的污染物的输送机制,采用数值模拟的方法,对港珠澳大桥隧道的不同隔墙长度、遮光棚的开口面积进行了研究。研究表明,合适的隔墙长度和适当的遮光棚开口面积均能大幅度的减少隧道洞口左右线的污染空气的串流。(3)结合港珠澳大桥工程丰富的海风资源,根据自然通风的原理,阐述了自动捕风排风装置的原理。并对自动捕风装置的性能进行了数值模拟,及对隧道中使用自动捕风排风装置进行了节能研究。(4)综合以上的节能技术研究,对港珠澳大桥隧道的运营通风进行了节能效益分析。通过研究得出,隧道内风机采用变频调速技术可以大幅度的降低隧道的运营通风费用,合适的遮光棚顶端开口面积能大幅度的减少隧道洞口左右线的污染空气的串流,减少隧道的风量要求,从而减低通风费用。隧道内使用自动捕风排风装置可以在零耗能的情况下能为隧道内提供新鲜的自然风。
参考文献：
[1]. 地铁用轴流风机的CFD模拟及研究[D]. 田铖. 天津大学. 2003
[2]. 地铁用轴流风机的CFD模拟[D]. 伍晨. 天津大学. 2007
[3]. 地铁用轴流风机的CFD模拟及研究[J]. 贾捷, 张欢, 由世俊, 伍晨, 高立江. 煤气与热力. 2012
[4]. 利用变频风机进行地铁环控空调通风的节能运行方案研究[D]. 杨樱. 天津大学. 2006
[5]. 基于逆向工程与CFD的矿井主扇风机流场分析及仿真研究[D]. 杨杰. 中国矿业大学（北京）. 2012
[6]. 地铁用轴流风机的数值模拟及研究[D]. 高立江. 天津大学. 2004
[7]. 隧道火灾侧向排烟控制效果及通风网络解算研究[D]. 王闪. 中南大学. 2013
[8]. 轴流式风力灭火机的轴流叶轮气动性能研究[D]. 禇双磊. 北京林业大学. 2010
[9]. 轴流风机模块化设计的若干技术研究[D]. 张才华. 浙江大学. 2014
[10]. 港珠澳大桥沉管隧道运营通风节能技术研究[D]. 汤召志. 西南交通大学. 2012