在风机稳态模拟完成后,将稳态模拟结果作为初始场。采用滑动网格模型对非定常流动进行了数值模拟。边界条件与稳态模拟相同。湍流模型采用Les模型,子格子模型采用Smagorinsky-Lilly模型。噪声模拟采用噪声模拟模型FW-H,根据Lighthill方程的推导过程,单较、偶较和四较源、气流和旋转叶片的周期性撞击产生的噪声属于单较源,气流和旋转叶片相互作用形成的不稳定反作用力产生的噪声属于单较源。物体属于偶较源,流场总粘应力产生的噪声属于四较源。采用RNGK-E湍流模型计算了风机的稳态流场。在此基础上,利用LES软件对风机的瞬态流场进行了计算,烘干设备风机,并引入了FW-H噪声模拟模型对风机的流场进行了计算。模拟中的噪声接收点与国家标准规定的噪声测试中的传声器位置一致。噪声测点距风机出口表面中心1米,测点与出口中心点的连接线距出口表面45度。为了避免电机对实际测量结果的影响,一般的监测点设在进口侧。本文设置了四个监测点,即监测点1:机器进口面为45度,相距1米;监测点2:风机进口;监测点3:两级叶轮中部;监测点4:风机出口。
将风机叶轮模型引入到ANSYS中。叶轮整体材料为Q235普通碳素结构钢,密度7850 kg/m3,弹性模量210 gpa,泊松比0.3。叶片角度可调的叶轮,轮毂和叶片调节机构采用Q235普通碳素结构钢,叶片采用尼龙66。该材料阻燃、防爆、耐磨、耐热。它常被用作机械配件,风机,而非有色金属,作为机械外壳或发动机叶片。该材料的密度为1150 kg/m3,弹性模量为8.3gpa,泊松比为0.28。叶轮各部分采用可调叶片固定连接。在叶片角度可调的叶轮中,当叶片臂与轮毂连接时,风机叶片臂可以旋转和调整,即接触面的法向可以分离,在切向上没有相对滑动。由于叶片的叶尖比整个叶轮机构中的其他零件更容易变形,因此叶片啮合时应减小网格尺寸,轮毂零件在整个结构中的变形较小。考虑计算时间,可以适当增大网格尺寸。在求解自由模态时,刚体有三个平移和三个旋转,因此**个频率是系统的刚体模态。整个风机叶轮机构为对称结构。计算了两个叶轮的前20个自由振型,并从中提取了前6个自由振型。
对风机的结构和工作原理是一种具有对旋结构的轴流风机。两级叶轮直接与两台电机连接,两级叶轮作为导叶反向旋转,形成一个反向旋转结构。本文的研究对象是FBDNO8.0对旋轴流风机,主要用于煤矿巷道的强制通风。两级叶轮额定转速2900r/min,一级叶轮14片,二级叶轮10片,叶轮外径800mm,轮毂比0.60,风机的两级叶轮安装角度分别为46度和30度。工作压力8000pa,烘干窑风机,较大流量950m3/min,对旋风机结构如图1所示。两级叶轮以相反的速度高速旋转,在风机前部形成较大的负压,使风机外的空气能够流入风中。入口集尘器的作用是保证风管内气流均匀、畅通,有效提高风机运行效率,降低风机噪声。在*1个叶轮的旋转作用下,风机气流的动能和压力势能增加,并迅速流向*二个叶轮,*二个叶轮可以加速,烘干设备**风机,以获得更高的能量。气流高速稳定地通过扩散器流出风道。风机的整流罩和扩压器分别起到优化进出风流场的作用,以减小气动力对结构的影响。进出口分别设置两层筒形消声器,其主要功能是消除空气动力噪声。与单级轴流风机相比,对旋式局部风机具有结构紧凑、风压高、流量大、效率高等特点,广泛应用于矿井长距离掘进工作面通风。