轴流风机无驼化方法研究

　　号1432.1 1引轴流风机忡能曲线驼峰区的存在使通风机的工作区间缩小了50以上，造成设备资源的严重浪费，而且构成了通风机自身严重的安全隐患。尤其轴流风机作为矿井主通风机，其自身的安全可靠性直接关系矿井安全生产和防救灾工作。由于矿井通风管理难度大，随着矿井开采，矿井迎1阻力，大，运行工况极易落入驼峰区。因此，从安全性和经济性角度，轴流风机消驼研究几看人意义2轴流迎风机1作特性轴流式通风机的设计和计算是在高效率点上进行的，其变工况运行性能要通过实验测定。几乎绕，2旋转3模拟结果0扣，10如6.1决1等几个。1数。啮合过程5.6列出了程序中的部分子函数。

　　邵家辉。圆弧齿轮。北京机械工业出版社，1990.

　　段德荣。圆弧齿轮啮合原理及其计算叫。太原太原理工大学齿轮研宄所。1992王俊峰。计算机形学河。北京科学出版社，2000.

　　贾毅。硕士论文13.太原理工大学，1986王腾蛟18七+ +60.北京北京科海2000.

　　毕业于太原理工大学机制专业，在山西榆次液压件厂研究所工作至2000年，于2000年9月考入太原理工大学硕士机械设计专业。161收稿日期2002008所有轴流式通风机小流量区都存在性能随风量减少而下跌和回升的驼峰区，1.尽管轴流式通风机因气动设计和结构设计的合理程度各异，马它峰域的绝付宽度不但总体趋势是相同的1峰点离高效点近，驼峰区随叶片安装角，大而范围增大。这使得作为矿井主通风机的轴流风机存在安全隐患，即矿井通风阻力随开采的延深而增加。工况点沿性能曲线上升，很难使风机处于佳工况点运行而不担心特性失稳。矿用轴流风机普遍采用调节叶片安装角改变风量，大风量也可能导致风机特忭失稳。所以，轴流通风机工作在小流量1域导致小定运行65需解决的难。

　　3轴流风机消驼方法从理论上讲，通风机性能与其内部流场密切相关，良好的通风机工作性能应取决于稳定有序的内流场，驼峰区的形成是风机内部流场畸变的结果。

　　通风机内部流动非常复杂，小流量区不可避免存在附面层分离。叶片端部开始发生附他以分离所4起展，致使风机非稳运行。因此，要想消除驼峰区，就要对轴流风机内部流场有详细的认识，从如何改善轴流风机小流量区流动稳定性入手消除驼峰。目前，这方面研宄价训方法，即土动，制与主动抑制方法被动控制方法。

　　31主动控制方法研究20世纪80年代中期提出了对轴流风机旋转失速进行主动控制和主动抑制的思想。这种方法主要包括风机关键部件叶栅的优化设计和叶型分离控制。

　　佳叶栅设计就是要求在给定的进出气条件即给，和坫鸣设1寺定的竖求如，役。振动冷却大速度附面层不分离等使气流通过叶栅通道的损失小。佳叶栅的设计常由2种途径来实现1种公系统改变叶，几何参数，做叶栅族的系统实验从中选取佳叶栅。这种方法要求有比较并有很大的局限性；另种方法是数值计算方法，通过气体动力学及附面层理论和近代应用数学工具与计算机结合，研宄叶型的佳设计。中国科学院工程热物理研究所在近20年致力于发展各种叶轮机械维流动的数值计算方法。

　　从叶轮机械诞生到现在，叶片的发展经历了3个阶段。在20世纪40年代以前，叶片都是做成直的。40年代以后出现了扭曲叶片及相应的扭曲叶片理论和设计方法。从此叶轮机械的效率有了大幅度的提高。20世纪60年代初，俄罗斯的费里鲍夫与王仲奇教授共同提出了种新型叶片的成形方法叶片的弯扭联合气动成型。这概念己逐渐得到了国际上的承认，并先后被英美等发达国家用于±也面和空中的多种先进涡轮中。70年代以后，经过各国科学家和工程技术人员的共同努力，弯扭叶片己成功地应厂汽轮机燃气轮机和航空发动机。

　　这以后，出现了弯掠8，叶片的概念，在当代先进的高性能通风机和压气机中得到广泛应用，对航空发动机的发展起到了很大的作用设计高性能通风机除了降低动叶片和静叶片的流动损失，提高41机的气动朴能以外，有，沿古当地牺牲点效率，来拓宽变工况的范围在低速轴流迎风机中，采弯掠叶片是抑制次流损失，扩大稳定工况范围的个比较有效的途径。弯掠叶片抑制端壁边界层分离以减小次流损失是近代研究成果之。弯掠叶片及其动力学研究成为叶轮机械研究热点之。上海交大钟芳源等人对弯掠叶片进行了较为深入的研究。在相同转速条件下，弯掠动叶轴流风机与径向动叶风机相比，不仅提高了气动效率3左右，降低了气动噪声2448认，而且还大幅度地扩大了稳定工作范围20左右，弯掠动叶在旋转失速工况下性能曲线平坦456.

　　轴流风机翼型绕流的作用方式和变工况特征决定了气体绕流叶片附面层分离是的，从气动设计和型参选择的角度延缓和抑制分离是相对的有条件的。己经存在利用涡控制技术抑制气流分离，但还未有在风机中的应用报道。弦向缝隙叶栅，的概念早在20世纪70年代后期就己提出，其基本思想是在叶片吸力面上割条近似于平行弦向的缝隙。在叶片前后压差的作用下，通过缝隙抽吸附面层达到减少损失的目的2.郭绪1俞茂铮7对在叶栅吸力面附近开设抽吸缝隙能打效改进叶栅的气动性能进行了效果分析。为了延迟流动分父恤设各魏的测量予段和相张铎期。，实验分析了在管道内部控制低速中等数维湍流分离流动的横向和倾斜槽的性能3和4，但还没有到这种技术在风机中的应用。

　　法贝利风机厂化产的轴流风机采用了这种装置，其性能曲线明，当叶片安装角35时，这种栅形稳流器能将驼峰区域完全消除，但当安装角35，只能将其减弱。19653年提，空气分离器装置并获得了专利9，在转子前加外锥环来改善分离流动。前苏联顿涅茨煤矿机械设计院按此原理为子午加速通风机配置了锥环形稳流器并改善了风机的小风量区驼峰性能，取得了成功的经验3.

　　环上加叶片，并对此种空气分离器进行了系列的理论与实验研究。空气分离器之所以比叶片分离器和吸气环优越，原因是使入口回流完全分离并释放转子叶片尖区失速流体。作为轴流风机整机性能的分离拧制方法。无论足栅形稳流器，还妃锥3形稳流器都取得了较好的效果和广泛的工程应用。但是各的稳流器设都受，利保护，仅给出经验设计法，缺乏严密的理论支持，参数选择有较大的随意1机壳2叶片分离器3小叶片4.转子5.轮毅4结语轴流风机无驼化研宄己经有了定进展，但工程应用还未普及。叶型优化设计的实验方法实验设备复杂和实验周期长，需要大量的人力和物力，经济性差；数值计算方法很难成功应用于工程实践，主要因为控制方程的解都带有定的近似性，且叶型型面边界条件很难给出，得出流场的解与做出的叶型还有定的差距。即使得到了完全准确的理论解，叶片成型还受工艺和制造水平的限制。叶型分离控制技术由于其具有定的经验性通风机整体适应性差。同时由于结构和强度受限等原因，并未在通风机制造工程中得到广泛应用。弯掠叶片只是在定程度上扩人轴流风机松定工作范而+能彻底消除驼峰区。因此，在短期内通过主动控制方法来实现轴流风机无驼化是不现实的。稳流装置对风机改善性能有很好的作用，但现处于经验设计阶段，还缺乏设计理论依据。如何实现稳流装置优化设计和对其机理深研允应是近期轴流风机无驼化研究主要标之1埃克。通风攸1北京机械工业出版社。1983胡亚非。现矿井高安全度尥！5的轴沆式通！机允们化研充13博士论文。1997，5.

　　王仲奇，郑严。叶轮机械弯扭叶片的研究现状及发展趋势4.中1姐高锰钢加工硬化机理研究王建中。任立军中南大学机电学院，湖南长沙410083高位错密度硬化假说力态应变时效硬化假说宗合作用硬化假说原子团硬化假说。

　　通过对高锰钢进行3刚，0人穆斯堡尔谱实验电子探针等方法进行研究分析后认为，上述几种机理在不同的条件下都对高锰钢加工硬化起不同程度的作用，同时也发现，随高猛钢中的胞含试增加，高锰钢现出史好的加工硬化能力，我们同意是由于对高锰钢加1硬化起主要作用是；阽1广0原子而引起的=中阁号1引言高锰钢是在强冲击工况下具有高强度高塑性朝性好特别耐磨的种材料。从理论上解释高猛钢加1硬化现象还存在不少的疑点。至今还没种很能得到各方面接受的理论来很好地解释锰钢的加工硬化现象。下面将就这个问做些简单的研宄和探讨。

　　2形变诱发马氏体和变硬化假说形变诱发马氏体相变硬化假说1人为奥氏体岛锰钢加工硬化的拟因；于，1猛钢形变诱发高猛钢中后者的体积较大产生了膨胀阻碍滑移面滑移引起体高锰钢变形层中确实发4奥氏体转变成马氏体的相变。同年801提出了马氏体会在奥氏体变形滑移带上形成的观点。但是后来，撕在个相当宽的温度范围内对高锰钢加工硬化现象进亍了研允，在1锰钢形变后的加工硬化层中并没有发现形变诱发的马氏体存在。因而6记奥氏体高锰钢在变形过程中会发生马氏体相变的观点文献在研究高锰钢中，氏体的稳记性与形变能力时提出奥氏体高锰钢由于层错能低在形变过程中容易形成层错，在层错处会出现6马氏体或形成形变孪晶，但是并不容易出现马氏体，4蔡娜，钟芳源。轴流式弯掠动叶变工况气动声学性能的实验研究。工程热物理学报，199632830.

　　3蔡娜，李地，钟芳源。新型弯掠动叶风机性能实验。流体机械，句刘富武，杜朝辉，钟芳源。轴流通风机动叶前弯对扩大稳定工况7郭绪吉，愈茂铮。采用端壁边界层抽吸方法抑制叶栅次流的效果分析。工程热物理学报，1999，6231234.

　　要从事流体机械理论及应用方面研宄。化1051638855，clwcumtsim.cxm.

　　收稿日期2002吸23