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

通風(fēng)機優(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多目標(biāo)的優(yōu)化方法，能尋找到全局較小偏差，同時根據(jù)自變量的增加而線性增加計算負(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)化將分為兩個部分。

通風(fēng)機設(shè)計點的模型優(yōu)化

在設(shè)計點，風(fēng)機內(nèi)部流場狀況較好，流動損失小，。因為Koch ＆ Smith 的模型考慮了諸多物理因素并被廣泛驗證了其合理性，因此不予優(yōu)化。有3 個參數(shù)需要優(yōu)化: 參考沖角、參考落后角和二次流損失。在一維計算時，由于模型中的經(jīng)驗公式是從大量壓氣機的實驗數(shù)據(jù)中提取出來的，針對某一特定的風(fēng)機幾何尺寸，首先需要對采用的損失和落后角模型進(jìn)行校驗和標(biāo)定。標(biāo)定是根據(jù)風(fēng)機在轉(zhuǎn)速990r /min 時，通風(fēng)機的安裝角不變情況下的實驗氣動性能曲線。其次，利用優(yōu)化得到的損失和落后角模型，對安裝角分別為+ 10°、+ 5°、－ 10°、－ 5°的軸流風(fēng)機的氣動性能進(jìn)行數(shù)值模擬并與實驗結(jié)果進(jìn)行對比分析，來驗證本模型的準(zhǔn)確性和可靠性。因為本風(fēng)機并未給定相關(guān)設(shè)計點的參數(shù)，通風(fēng)機模型中只能選取設(shè)計轉(zhuǎn)速為990r /min 下率點為設(shè)計點，選取實驗的氣動性能曲線做為優(yōu)化對象。

葉片是軸流風(fēng)機的核心部件，在振動作用下容易發(fā)生破損或斷裂，對葉片進(jìn)行振動分析具有重要的工程意義。模態(tài)分析主要是分析結(jié)構(gòu)的振動屬性，葉片的固有特性包括頻率和模態(tài)振型，與葉片的質(zhì)量和剛度分布有關(guān)。

通風(fēng)機葉片在預(yù)應(yīng)力下的前六階振動頻率。第二級動葉區(qū)的全壓數(shù)值上基本是級的兩倍且流體流動更加復(fù)雜，兩者離心力慣性力相同，在同等條件下第二張動葉區(qū)更容易發(fā)生損壞，而級與第二級各階的固有頻率基本一致，所以離心力對固有頻率起決定性作用，氣動力對固有頻率影響較小。葉輪各階模態(tài)的臨界轉(zhuǎn)速為n = 60 f，可得到各階模態(tài)的臨界轉(zhuǎn)速。

通常情況下，一階臨界轉(zhuǎn)速下的振動較為激烈，葉片的一階臨界轉(zhuǎn)速為16 860 r /min，而工作轉(zhuǎn)速為1 490 r /min，遠(yuǎn)比一階臨界轉(zhuǎn)速低，因此不會產(chǎn)生共振，滿足風(fēng)機的設(shè)計使用要求，同時方案三風(fēng)機振動頻率基本沒有發(fā)生變化，也滿足使用要求。導(dǎo)葉數(shù)目改變前后葉片振型基本沒有發(fā)生變化，在葉片的前緣或者后緣點處現(xiàn)振動較大位移，葉根部位振動位移較小。 階振型為葉片前緣點繞軸向的彎曲振動，第2 階振型為葉片前、后緣點繞軸向的扭轉(zhuǎn)振動，第3 階振型為葉片后緣點繞軸向的扭轉(zhuǎn)振動與一階彎曲振動的復(fù)合運動，第4 階振型為葉片后緣點繞軸向扭轉(zhuǎn)與一階彎曲振動的復(fù)合振動，第5 階振型為扭轉(zhuǎn)與一階彎曲振動的復(fù)合振動，第6 階振型為葉片后緣點繞軸向的二階彎曲振動?？梢钥闯?，隨模態(tài)階數(shù)的依次增加，通風(fēng)機葉片各階振型變得更加復(fù)雜，通風(fēng)機葉片的高階次振型變?yōu)槿~片復(fù)雜彎曲與繞軸扭轉(zhuǎn)的復(fù)合振動。

通風(fēng)機葉片角度不可調(diào)的一級和二級葉輪的安裝角度分別為46和30。針對礦井巷道掘進(jìn)中不同掘進(jìn)深度所需的風(fēng)量和壓力的差異，避免了過大的風(fēng)量和壓力對淺層掘進(jìn)深度井下人員正常工作的影響，設(shè)計了兩級葉片角度可調(diào)的葉輪結(jié)構(gòu)。在不同開采深度下，調(diào)整兩級葉片的角度，使之匹配，既滿足了風(fēng)量和壓力的要求，又節(jié)省了大量的電力。資源，減少風(fēng)機結(jié)構(gòu)損失。通風(fēng)機葉片角度可調(diào)的葉輪調(diào)節(jié)機構(gòu)采用機械傳動。每片葉片的下端是葉柄。葉片臂安裝在葉柄上。外部動力驅(qū)動刀臂通過錐齒輪和平移盤旋轉(zhuǎn)，以調(diào)整刀片角度。兩級葉輪除了葉片數(shù)不相等外，參數(shù)相同。為了減少后期試驗結(jié)果的數(shù)量，使二級葉輪的旋轉(zhuǎn)方向比一級葉輪加速氣流方向承受的負(fù)荷更大，本文選取了兩級葉輪結(jié)構(gòu)的二級葉輪作為研究對象。根據(jù)兩個葉輪的結(jié)構(gòu)尺寸，建立了實體模型，因為模態(tài)結(jié)果應(yīng)反映葉輪本身的振動特性。建模時，模型的形狀和大小應(yīng)盡可能與實際相符。同時，為了突出通風(fēng)機葉片角度調(diào)節(jié)機構(gòu)對葉輪整體振動特性的影響，省略了對葉輪結(jié)構(gòu)影響不大的倒棱、螺栓等工藝結(jié)構(gòu)。