不同叶片翼型可逆转地铁轴流通风机的数值模拟

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1、不同叶片翼型可逆转地铁轴流通风机的数值模拟梁之博席德科赵旭杨秋萍/西北工业大学3摘要：采用CFD和CAA方法对可逆转轴流风机进行三维流场和声场数值模拟，分析了3种叶片翼型对风机性能和噪声的影响，根据数值模拟结果及分析得出结论。关键词：轴流式通风机；可逆转翼型；数值模拟中图分类号:TH432.1文献标识码:B文章编号:1006-8155(2008)06-0011-03NumericalSimulationontheReversibleAxial-flowFanwithDifferentAirfoilsinSubwayAbstract:Inthispaper

2、,3-Dnumericalsimulationiscarriedoutonreversibleaxial-flowfantopredictflowfieldandsoundfieldusingCFDandCAAtechnologyinordertoanalyzetheeffectsofthreetypesofairfoilontheperformanceandnoiseofthefan.Aconclusionwillbegainedaccordingtotheresultandanalysisofthenumericalsimulation.Keywor

3、ds:axial-flowfan;reversibleairfoil;numericalsimulation0引言目前，随着我国国民经济和交通运输业的飞速发展，大城市的交通运输压力日趋严峻。为了缓解地面交通运输的压力，地铁作为一种新兴高效的运输方式在各大城市纷纷面世。地铁建于地面之下，所有通风几乎都靠风机来完成。由于地铁隧道在日常通风、列车阻塞与火灾排烟时风机需正反转送风，并且正反转送风的风量Q与全压p的大小要基本保持一致。因此，地铁隧道通风系统配置了大量的可逆转式轴流通风机。可逆转轴流通风机要保证在正转和反转工况下都具有相同或相近的风机性能，故对其叶片

4、的翼型就有着特殊的要求—在正向和逆向送风时，翼型都能提供良好的气动性能。寻找一种更好地满足这一特殊要求的可逆翼型对提高地铁风机效率和降低噪声有着重要的实用价值。本文借助商用软件FLUENT对3种可逆翼型的地铁轴流通风机分别进行了整机三维流场和声场数值模拟计算，通过对比分析，确定采用哪一种翼型更适合地铁可逆转轴流通风机。1算例以某10号地铁风机为算例，图1为叶轮图，其几何参数：叶轮直径1000mm,轮毂比0.5，叶片数12，沿叶片径向取5个剖面，各剖面参数见表1。图1叶轮图23种翼型表1沿叶片径向各剖面参数直径D/mm5006257508751000安装角

5、/(°)39.2432.3527.7324.421.86弦长B/mm154.7147141.6137.7136.5根据地铁可逆轴流通风机翼型的使用要求，其中弧线不应是一般翼型的中弧线。一般翼型的中弧线具有单个拱形形状，而可逆翼型的中弧线应是“S”形，即翼型前部向上拱，翼型后部向下拱，中弧线成“S”形状[1]。因为只有这种形状才能使在同一迎角下，正向和逆向运行时绕过翼型头部的流动都比较“顺流”、相似。具有这一翼型的特性常见形式有3种：S形机翼翼型、S形圆弧板翼型和平直板翼型。3种翼型的结构如图2所示。算例中，S形机翼翼型采用REVER18，其截面尺寸列于表

6、2。算例中的S形圆弧板翼型与REVER18具有相同中弧线。3——————————————收稿日期：2008-08-06-10西安市7100683表2REVER18翼型截面尺寸X0.000.891.793.575.367.1410.7114.2921.4328.5732.1435.7142.8650.000.001.171.521.942.172.342.552.662.843.554.124.876.468.000.00-1.47-2.24-3.27-3.88-4.53-5.32-5.82-6.08-5.87-5.60-5.25-4.30-3.01X57

7、.1464.2967.8671.4378.5785.7189.2992.8694.6496.4398.2199.11100.0—9.2710.2310.5710.8411.3210.7910.299.508.958.247.216.444.99—-1.490.110.851.422.132.312.422.632.803.033.453.814.99—3为了使计算结果具有可比性，保持上述叶轮几何参数及各剖面安装角和弦长不变，翼型分别采用S形机翼翼型、S形圆弧板翼型和平直板翼型。通过数值模拟研究以上3种翼型对风机性能和噪声的影响。2数值模拟2.1流场数值模

8、拟采用有限体积法离散控制方程,对风机的三维定常流场进行分离式隐式求解。计算采用标