山東冠熙環(huán)保設(shè)備有限公司主營(yíng)：軸流風(fēng)機(jī),耐高溫高濕風(fēng)機(jī),烘干設(shè)備用風(fēng)機(jī),離心風(fēng)機(jī),除塵風(fēng)機(jī)

軸流風(fēng)機(jī)優(yōu)化思路

本模型采用Nelder － Mead 的優(yōu)化方法，用于非線性方程針對(duì)多目標(biāo)的優(yōu)化方法，能尋找到全局較小偏差，同時(shí)根據(jù)自變量的增加而線性增加計(jì)算負(fù)荷的大小。由于自變量的變化參數(shù)較多，為了避免出現(xiàn)非物理的優(yōu)化結(jié)果，提高優(yōu)化效率。本模型的優(yōu)化將分為兩個(gè)部分。

軸流風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)的模型優(yōu)化

在設(shè)計(jì)點(diǎn)，風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)狀況較好，流動(dòng)損失小，。因?yàn)镵och ＆ Smith 的模型考慮了諸多物理因素并被廣泛驗(yàn)證了其合理性，因此不予優(yōu)化。有3 個(gè)參數(shù)需要優(yōu)化: 參考沖角、參考落后角和二次流損失。在一維計(jì)算時(shí)，由于模型中的經(jīng)驗(yàn)公式是從大量壓氣機(jī)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中提取出來(lái)的，針對(duì)某一特定的風(fēng)機(jī)幾何尺寸，首先需要對(duì)采用的損失和落后角模型進(jìn)行校驗(yàn)和標(biāo)定。標(biāo)定是根據(jù)風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)速990r /min 時(shí)，軸流風(fēng)機(jī)的安裝角不變情況下的實(shí)驗(yàn)氣動(dòng)性能曲線。其次，利用優(yōu)化得到的損失和落后角模型，對(duì)安裝角分別為+ 10°、+ 5°、－ 10°、－ 5°的軸流風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能進(jìn)行數(shù)值模擬并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，來(lái)驗(yàn)證本模型的準(zhǔn)確性和可靠性。因?yàn)楸撅L(fēng)機(jī)并未給定相關(guān)設(shè)計(jì)點(diǎn)的參數(shù)，軸流風(fēng)機(jī)模型中只能選取設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為990r /min 下率點(diǎn)為設(shè)計(jì)點(diǎn)，選取實(shí)驗(yàn)的氣動(dòng)性能曲線做為優(yōu)化對(duì)象。

以礦井對(duì)旋軸流局部通風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象，進(jìn)行了風(fēng)機(jī)葉片的穿孔設(shè)計(jì)，建立了軸流風(fēng)機(jī)葉片穿孔前后風(fēng)機(jī)的總體模型，并進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)、非穩(wěn)態(tài)模擬和噪聲預(yù)測(cè)。結(jié)果表明，葉片穿孔能有效地抑制葉片非工作面葉尖泄漏和渦流的產(chǎn)生和脫落，從而降低了兩級(jí)葉輪通過(guò)頻率的聲功率級(jí)和聲壓值。寬帶噪聲是穿孔后的主要噪聲源。對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)存在振動(dòng)大、噪聲大的問(wèn)題。由于煤礦工作的性質(zhì)，風(fēng)機(jī)必須始終處于運(yùn)行狀態(tài)，以保證井下有足夠的新鮮空氣。持續(xù)的軸流風(fēng)機(jī)噪音會(huì)讓地下工作者感到分心，無(wú)法集中注意力。嚴(yán)重的噪音會(huì)對(duì)人的聽(tīng)力、視力、神經(jīng)系統(tǒng)等造成傷害。較大的振動(dòng)和噪聲也會(huì)影響風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低其使用壽命。研究軸流風(fēng)機(jī)噪聲產(chǎn)生的原因及其防治方法，對(duì)提高井下工作環(huán)境質(zhì)量，保證礦井安全生產(chǎn)具有重要意義。方開(kāi)祥模擬了一臺(tái)小型散熱風(fēng)扇的流場(chǎng)，設(shè)計(jì)了葉片的穿孔。穿孔后，風(fēng)機(jī)的聲壓級(jí)降低，證實(shí)了降低穿孔噪聲的可行性。張啟順研究了風(fēng)機(jī)葉片數(shù)相匹配時(shí)，風(fēng)機(jī)內(nèi)流場(chǎng)和聲功率級(jí)的變化。對(duì)軸流風(fēng)機(jī)不同流量下產(chǎn)生噪聲的原因。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果的比較驗(yàn)證了模擬的正確性。因此，利用多孔葉片模型對(duì)風(fēng)機(jī)的噪聲進(jìn)行模擬，可為風(fēng)機(jī)降噪提供參考。

軸流風(fēng)機(jī)的聲壓級(jí)可以反映人耳對(duì)聲強(qiáng)的響應(yīng)。四個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的聲壓級(jí)可用風(fēng)機(jī)內(nèi)兩種葉片計(jì)算，比較軸流風(fēng)機(jī)四個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的聲壓級(jí)，可以看出葉輪的聲壓級(jí)在穿孔前后高，低位置在風(fēng)機(jī)入口前1米，因?yàn)樾D(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲都集中在葉輪的旋轉(zhuǎn)區(qū)域。風(fēng)扇轉(zhuǎn)速2900r/min，基頻48.3Hz。在原葉片的聲壓級(jí)譜中，中低頻有三個(gè)高峰值頻率，分別對(duì)應(yīng)于葉10片葉片的483Hz通過(guò)頻率、第二葉14片葉片的676.7Hz通過(guò)頻率和兩片葉片的1159.7Hz通過(guò)頻率。穿孔后，軸流風(fēng)機(jī)葉片周?chē)牧鲃?dòng)得到改善，旋轉(zhuǎn)噪聲明顯降低。兩級(jí)葉輪中間位置氣動(dòng)噪聲的1/3倍頻程分析如圖5所示。1/3倍頻程是指將頻率范圍從20Hz到20kHz分為30個(gè)部分。倍頻程的振幅越大，頻率對(duì)總聲壓級(jí)的貢獻(xiàn)越大。當(dāng)風(fēng)機(jī)采用原葉片時(shí)，軸流風(fēng)機(jī)葉片的頻率噪聲和寬帶噪聲對(duì)聲壓值影響較大。采用多孔葉片后，風(fēng)機(jī)的聲壓級(jí)在整個(gè)頻率范圍內(nèi)隨振幅的不同而降低，中、低頻段噪聲降低幅度大，寬帶噪聲成為風(fēng)機(jī)的主要噪聲源。