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轴向间距对FBCDZ-10-No20型对旋风机失速过程的影响

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煤炭科学技术 2023年第6期51卷 229-236页

作者：陈庆光徐延辉郭武张祯江山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590

对旋风机在小流量工况运行时容易出现失速甚至喘振等不稳定现象,为研究轴向间距对对旋风机失速起始及其发展与传播过程的影响,采用Shear Stress Transport(剪切应力输运)k-ω湍流模型,对一台FBCDZ-10-No20型对旋风机全通道内的非定常流... 详细信息

对旋风机在小流量工况运行时容易出现失速甚至喘振等不稳定现象,为研究轴向间距对对旋风机失速起始及其发展与传播过程的影响,采用Shear Stress Transport(剪切应力输运)k-ω湍流模型,对一台FBCDZ-10-No20型对旋风机全通道内的非定常流动进行数值模拟,探究了2种轴向间距下对旋风机的失速发展过程。结果表明:轴向间距对对旋风机失速起始及发展过程具有显著影响。在失速起始阶段,当对旋风机两级叶轮的轴向间距为170 mm时,失速起始扰动首先发生于后级叶根吸力面的尾缘区域,之后扰动沿径向从叶根向叶顶发展,沿周向向某个叶片通道聚集,导致该叶片通道堵塞,从而引起对旋风机失速;当轴向间距为70 mm时,失速起始扰动先后发生于前、后级的叶顶区域,之后扰动逐渐增强,最终发生失速。在完全失速阶段,轴向间距对于失速涡团沿周向、轴向及径向的传播都具有显著影响。轴向间距为170 mm时对旋风机进入单涡团全叶高失速,失速涡团沿轴向传播范围限于后级叶轮区域,沿周向以33.3%的后级转速旋转;轴向间距为70 mm时对旋风机进入多涡团部分叶高失速,失速涡团先后在两级叶轮叶顶区域产生,沿轴向向上、下游传播,沿径向分散于各叶片通道的70%叶高以上区域。由于两级叶轮轴向间距的改变,引起了对旋风机的失速起始扰动类型发生了由“局部喘振型”向“突尖型”的转变。

关键词：对旋风机轴向间距失速起始叶顶泄漏流径向涡流

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对旋风机新形叶片流致振动特性

机械科学与技术 2023年

作者：常越勇姜华宫武旗张子惠西安科技大学能源学院西安交通大学能源与动力工程学院

为了优化对旋风机的流致振动特性，以某对旋风机叶片为研究对象，通过修改翼型的方式来提出一种性能良好且具有减振功能的新形叶片。比较了两种对旋风机流场性能，采用模态分析法进行了两种叶片的共振预测，以叶片表面非定常压力脉动作... 详细信息

为了优化对旋风机的流致振动特性，以某对旋风机叶片为研究对象，通过修改翼型的方式来提出一种性能良好且具有减振功能的新形叶片。比较了两种对旋风机流场性能，采用模态分析法进行了两种叶片的共振预测，以叶片表面非定常压力脉动作为叶片所受流体激振力，采用模态叠加法计算了两种叶片监控点强迫振动响应特性。结果表明，新形叶片具有良好的气动性能，正风性能与原始风机相差不大，反风性能优于原始风机；额定转速下，一级新形叶片相较原始叶片频率余量提高了8.9%，运行更安全；新形叶片监控点振动加速度响应最大峰值均低于原始叶片，新形叶片具有良好的减振效果；相较于一级叶片监控点，二级叶片监控点处两种叶片总振动加速度级差值最大，新形叶片减振效果更明显，且最大差值约为10.83dB。

关键词：对旋风机新形叶片激振力模态流致振动

应用叶尖小翼改善对旋风机性能的数值及实验研究

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工程热物理学报 2022年第6期43卷 1691-1695页

作者：张龙新胡斯特詹东文胡小文陈鹏美的集团中央研究院顺德528311

针对某空调对旋风机设计了叶尖小翼,借助数值模拟与实验的方法,详细分析了不同小翼构型对空调对旋风机叶尖流场以及声学性能的影响。仿真计算结果表明,应用吸力面小翼能够增强叶尖近吸力侧流动的稳定性,而压力面小翼对叶尖流动的影响很... 详细信息

针对某空调对旋风机设计了叶尖小翼,借助数值模拟与实验的方法,详细分析了不同小翼构型对空调对旋风机叶尖流场以及声学性能的影响。仿真计算结果表明,应用吸力面小翼能够增强叶尖近吸力侧流动的稳定性,而压力面小翼对叶尖流动的影响很小。噪声测试结果显示,应用吸力面小翼可降低对旋风机的总声压级。

关键词：对旋风机叶尖小翼泄漏流气动噪声

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矿用对旋风机旋转失速信号特征识别与提取

机械科学与技术 2023年

作者：陈庆光徐延辉张祯江郭武山东科技大学机械电子工程学院

针对对旋风机旋转失速信号特征的识别与提取，提出了一种参数优化的变分模态分解(VMD)方法。首先，为了消除人为选择VMD参数的影响，提出一种以平均包络熵为目标函数的蛙跳优化算法，对VMD算法的模态个数K和惩罚因子α进行优化选取，实... 详细信息

针对对旋风机旋转失速信号特征的识别与提取，提出了一种参数优化的变分模态分解(VMD)方法。首先，为了消除人为选择VMD参数的影响，提出一种以平均包络熵为目标函数的蛙跳优化算法，对VMD算法的模态个数K和惩罚因子α进行优化选取，实现了参数K和α的合理自动选取；然后，通过模拟信号验证了参数优化后的VMD方法的有效性；最后，利用参数优化的VMD方法对风机失速信号进行处理和分析，研究风机失速的频谱特性，并与经验模态分解(EMD)结果进行对比分析。研究结果表明，与EMD方法相比，参数优化的VMD方法在处理模态混叠方面更具有优势，其处理效果明显优于EMD，分解得到的IMF分量个数也少于EMD，易区分特征频率；另外，以优化获取的参数组合处理风机的失速信号时，能够很好地揭示失速特征频率在失速发展过程中的变化规律，对应于频率分量的波动，从大尺度的频率波动转变为小尺度的频率波动。

关键词：对旋风机旋转失速变分模态分解特征识别与提取

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预应力模态下对旋风机叶片流致振动特性

流体机械 2022年第8期50卷 89-96页

作者：姜华常越勇宫武旗张子惠西安科技大学能源学院西安710054 西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

为了研究预应力模态下对旋风机叶片流致振动特性,采用基于预应力模态的强迫振动响应方法进行仿真分析,以非定常流场压力脉动为激励载荷,对叶片实现强迫振动响应计算。分析了流场非定常激振力的特征频率,对比了无预应力模态和预应力模态... 详细信息

为了研究预应力模态下对旋风机叶片流致振动特性,采用基于预应力模态的强迫振动响应方法进行仿真分析,以非定常流场压力脉动为激励载荷,对叶片实现强迫振动响应计算。分析了流场非定常激振力的特征频率,对比了无预应力模态和预应力模态下监测点的强迫振动响应特性。研究结果表明,对旋风机流场激振力特征频率为一级、二级叶轮的通过频率及其倍频;由于一级叶轮的3倍叶频与一级叶片2阶固有频率接近,二级叶轮4倍叶频与二级叶片3阶固有频率接近,从而叶片结构发生小幅共振,分别产生相应监控点的振动加速度最大峰值;无预应力模态由于忽略了预应力下的刚化效应,其监控点振动加速度曲线峰值高于预应力模态,两种模态计算出的监控点总振动加速度级差值最大约1.5 dB。

关键词：对旋风机叶片预应力模态非定常激振力强迫振动

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对旋风机叶片造型优化对气动特性的影响

工程热物理学报 2018年第6期39卷 1251-1257页

作者：孙文龙方祥军北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

以一台已有对旋风机为原型进行三维数值计算,通过计算结果分析风机内部流动。在对数值结果和速度三角形分析的基础上,通过调整叶片的叶型弯角和扭转角改变叶片气流攻角及其内部流动进行了叶片的三维造型优化。对优化结果计算分析表明优... 详细信息

以一台已有对旋风机为原型进行三维数值计算,通过计算结果分析风机内部流动。在对数值结果和速度三角形分析的基础上,通过调整叶片的叶型弯角和扭转角改变叶片气流攻角及其内部流动进行了叶片的三维造型优化。对优化结果计算分析表明优化后对旋风机的内部流场更为合理,通道涡得到了抑制。计算结果和试验数据表明优化后对旋风机比优化前最大流量提高1 m^3/s、最大全压升提高1300 Pa,效率和功率在大流量下有所改善。

关键词：对旋风机优化设计叶片造型通道涡数值优化

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对旋风机电动机变极调速控制与节能分析

电机与控制学报 2019年第11期23卷 60-66页

作者：孙晓波孟大伟杨小妮哈尔滨理工大学电气与电子工程学院

针对对旋风机大流量运行时后级电机轻载运行效率过低,而小流量运行时后级电机功率增大甚至过载的问题,采用电动机变极调速的方法,仿真分析获得各转速配合的风机及叶轮的全压升、效率和轴功率特性,给出高效率运行范围。采用对称轴线法设... 详细信息

针对对旋风机大流量运行时后级电机轻载运行效率过低,而小流量运行时后级电机功率增大甚至过载的问题,采用电动机变极调速的方法,仿真分析获得各转速配合的风机及叶轮的全压升、效率和轴功率特性,给出高效率运行范围。采用对称轴线法设计一款单绕组双速三相异步电动机,其基波绕组系数在6极时为0. 925,8极时为0. 945,其额定效率在6极时为89. 0%,8极时为90. 7%,性能指标满足风机叶轮驱动要求。最后,分析对旋风机电动机变极调速节能原理,给出相应的控制方法。该方法控制简单,不明显增加投入,最高可节能50%以上。

关键词：对旋风机单绕组双速异步电动机绕组设计变极调速高效率运行

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矿用对旋风机气固两相流磨损特性

西安科技大学学报 2023年第1期43卷 89-98页

作者：吴燕妮姜华张浩睿宫武旗西安科技大学能源学院陕西西安710054 西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049

为探索对旋风机在矿井含尘环境中叶片的磨损情况,以及颗粒长久性磨损造成叶片表面粗糙度增加的后果,基于SST k-ω湍流模型和Finnie磨损模型,利用多相流求解技术对FBD No.6.3矿用对旋式局部通风机进行气固两相流数值模拟,分析不同颗粒浓... 详细信息

为探索对旋风机在矿井含尘环境中叶片的磨损情况,以及颗粒长久性磨损造成叶片表面粗糙度增加的后果,基于SST k-ω湍流模型和Finnie磨损模型,利用多相流求解技术对FBD No.6.3矿用对旋式局部通风机进行气固两相流数值模拟,分析不同颗粒浓度和粒径条件下叶片磨损分布特征,探究叶片表面粗糙度对风机内部流场和整机性能的影响。结果表明:气固两相流场内颗粒浓度对叶片磨损率的影响较大,磨损率随浓度的增加而增大;叶片表面粗糙度的均匀和非均匀分布形式导致前缘和尾缘不同程度的能量耗散,在进行对旋风机气固两相非定常流动特性的分析时,应采用粗糙度非均匀分布的方法真实反映叶片粗糙度变化的影响;风机性能随叶片粗糙度的增大而降低,大流量工况下的影响更为显著,但随工作时间的增长,叶片表面粗糙度均匀性提高,流场恶化情况减缓。因此,适时修复或更换磨损叶片,有利于风机安全高效运行。

关键词：对旋风机气固两相流叶片磨损叶片粗糙度风机性能

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对旋风机变工况下两级叶轮变转速匹配研究

哈尔滨工程大学学报 2016年第4期37卷 592-597页

作者：艾子健秦国良和文强陈雪飞西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049 三明学院机电工程学院福建三明365004

为了解决对旋风机小流量工况下第二级电机易过载以及大流量工况下第二级叶轮压升低、效率低的问题,提出了不同工况对应不同两级叶轮转速的转速匹配方法。利用速度三角形推导出不同工况下两级叶轮转速匹配的计算公式。利用数值模拟的方法... 详细信息

为了解决对旋风机小流量工况下第二级电机易过载以及大流量工况下第二级叶轮压升低、效率低的问题,提出了不同工况对应不同两级叶轮转速的转速匹配方法。利用速度三角形推导出不同工况下两级叶轮转速匹配的计算公式。利用数值模拟的方法,分析并修正了两级叶轮转速匹配计算公式,结果表明:两级变转速匹配能够在保持整机压升不变时,均匀地分配两级叶轮的压升与轴功率,避免了二级电机过载的问题,提高了大流量工况的运行效率,扩大了高效工作范围。

关键词：对旋风机电机过载转速匹配功率特性变工况性能优化