几何参数与运行参数对轴流式采矿风机性能的影响

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Effect of Geometric and Operating Parameters on the Performance of an Axial Mining Fan

本研究通过数值模拟与性能曲线分析，考察42英寸轴向矿用风扇的几何参数（叶片倾角33.5°-58.5°、叶片-管道间隙1/7/15/20mm）与运行参数（转速1800/2700/3600rpm）对性能及稳定性的影响。结果表明：叶片倾角增大可扩展高流量/高压稳定区间，但特定流量下小倾角更高效；叶片-管道间隙缩小至1mm时总压提升24.27%；转速提升使流量按比例R增加，总压按R2规律提升。

　　

摘要

本研究通过数值模拟和性能曲线分析，探讨了几何参数和运行参数对42英寸轴流式矿用风扇性能和稳定性的影响。使用ANSYS CFX计算流体动力学（CFD）软件，并采用k-ε湍流模型，对风扇的三维模型进行了仿真。研究重点关注了叶片倾角（范围为33.5°至58.5°，每5°一个增量）、叶片与管壁间隙（1毫米、7毫米、15毫米和20毫米）以及转速（1800转/分钟、2700转/分钟和3600转/分钟）对风扇稳定性和性能的影响。通过生成和分析性能曲线来评估这些因素的作用。数值验证曲线与行业合作伙伴提供的相同几何形状的数据高度吻合。分析结果表明，增加叶片倾角可以扩展风扇的稳定工作范围，使其适用于更高的流量和压力；然而，对于特定的允许流量而言，选择较小的叶片倾角可以提高效率。将叶片尖端间隙从20毫米减小到1毫米，临界流量差（Dcri）仅略有增加（约3%），但总压力显著上升了24.27%。此外，提高转速可以使体积流量增加R倍，总压力增加R2倍，其中R表示新转速与原转速的比值。