气垫车辆风机系统设计与计算

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1、气垫车辆风机系统设计与计算TheDesignandComputingoftheFanSystemoftheAir-cushionVehicle何玮刘昭度姚圣卓王斌北京理工大学汽车动力性及排放测试国家专业实验室摘要：分析了风机作用下气垫车辆的垫升机理,针对试验样车BJ2032ZLF1的垫升需求,以流量、全压、功率以及各种无因次特性参数为指标对风机进行了选型与计算，并计算了气垫车辆的理论飞高。最后通过风机性能试验对比了所选风机的理论与实际工作特性，验证了风机系统设计与选型的合理性。关键词：气垫车辆离心

2、式通风机流场全压中图分类号:U27；TH432文献标识码：B文章编号:1006-8155(2005)03-0014-04Abstract:Theflyingmechanismoftheair-cushionvehicleisanalyzedwhichisliftedthroughafan.InaccordancewiththetestvehicleBJ2032ZLF1theflux,thetotalpressure,thepowerandseveralparameterswithoutanydim

3、ensionneededisusedastheguidelinestochoosetheproperfanandthetheoryflyingheightofthevehicleiscomputed.Finallythetheoryandrealworkingcharacteristicsofthefanarecomparedthroughtheworkingperformancetestofthefan,whichvalidatestherationalityofthechoiceanddesi

4、gnofthefansystems.Keywords:Air-cushionvehicleFlowfieldTotalpressureFan引言气垫车辆是为提高车辆在水出、沼泽、滩涂、泥泞地面上的通过性而设计的专川车辆，在农业生产、石油开采和交通运输上有重要用途。气垫千辆通过气垫使车辆悬浮于地表，减少或消除地面接触附加阻力,乂采用轮胎并装桨叶轮插入土中驱动车辆询进，这种“浮、沉”结合的思想能使车辆以较小的推进力顺利通过地而状况恶劣的地区。风机系统是气梨车辆址升系统的核心部分。风机的选型和性能参数关

5、系着车辆底部能否形成稳定的气梨压力场，最终决定了气址车辆能否被平稳梨升。所以合理设计风机系统是设计气热车辆的关键。2气垫车垫升机理分析气垫车辆垫升系统山风机、通气室以及气垫围裙等组成，气流口风机出口突扩至被围裙围封的气室(增压室)，扩压后形成气热，最后从围裙指尖泄流入人气。图1为气热系统增压室简化示意图。根据文献［1］，气热系统的压力分布特性如图2所示。卩0为气址车进口冲压，心如为风机迓口损失压头，卩为风机总压，气流经过气道在气室内扩压后建立的气垫压力为代。根据增压室理论，对于具有对称空间结构的增

6、压室，扩压后气室内的压力场为近似均匀场，达到稳态后处处等于代，风机与气热之间的气道为压力过渡区，损失压头即=p—kq+p°—p<・，如果气垫车能被正常热升，需满足△〃>(),即图1气垫系统增压室示意图车辆在热升过程中必须满足如下方程收稿日期:2005-01-10北京市100081厂⑴=<。，泄流速度”2（（）=式（1）中厂a）为矩形函数,G为车轮开始离地时刻,公式中各项说明如下：M地面对气垫车等效支持力；Po，Pi，P2：大气压力，通气室进气口压力和泄流口压力；仏泄流飞髙；/0：车底部边缘的周长；

7、S]：气垫对车底有效作用而积；W,加：幣车重量和幣车整备质屋；c：气流阻尼；P,P[：进气口气体密度及泄流区气体密度；m.：气垫空间原有气体质量；：：风机管网损失系数；心普适气体常数；T：气体温度；p：进气总压。在午辆垫升过程中风机对外做的功，转化为气体的动能和势能、下体的动能和势能以及部分热损火。在垫升平衡状态下，除去气流和机械摩擦热损失Z外，风机做的功全部转化为气流的动能和势能，车体的势能和动能不再变化。3垫升系统的风机选型计算3.1垫升风机性能需求风机的流量、床力和功率都要与特定的气垫车辆

8、和匹配，保证车辆能够平稳垫升。选用军用BJ2032ZLF1越野午作为试验改装样车，车辆改装后的预计总质量加（包括风机）为2400kg,为减少气垫压力而将车底气垫面积»扩人至14m2,所以气梨压力=mg/Sc=1680Pa。根据流屋系数法⑵确定风机所需流量@.=0.013⑶，空气密度pa=1.2kg/m3o再根据流量和气梨压力计算所需风机总压P=1/力（Pc+心（Q/d；）2+KEqE-KRqA）=2106Pa风机进口动压qE=pa/2[4Q/（nd^]2；风机冲压恢复压头么=几/2