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工廠車間通風(fēng)降溫高效低耗的卷圓機(jī)基于非穩(wěn)態(tài)計(jì)算對(duì)旋風(fēng)機(jī)三維流

型材冷彎卷圓機(jī) 型彎?rùn)C(jī) 法蘭成型機(jī) 型鋼卷圓機(jī) 型材彎曲機(jī) 型材卷彎?rùn)C(jī)--高效、節(jié)能、節(jié)材的理想加工設(shè)備

新鄉(xiāng)市鼎天機(jī)械有限公司(呂少杰)是彎曲成型設(shè)備生產(chǎn)專業(yè)公司。我公司研制開(kāi)發(fā)的型材冷彎卷圓機(jī)利用三個(gè)輥?zhàn)由系哪＞邔⒏鞣N型材如：扁鋼、槽鋼、圓管或其它異型截面型材卷彎成一定曲率的圓形、弧形、螺旋型。該機(jī)模具變化后可適用于多種型材。是卷制園環(huán)和法蘭的一種高質(zhì)量、高效益的卷圓裝置。其結(jié)構(gòu)合理，具有體積小,能耗低,效率高,無(wú)噪音,裝卸快速使用方便,操作簡(jiǎn)單,承載能力強(qiáng),壽命長(zhǎng),卷園速度快,一機(jī)多用質(zhì)量可靠等眾多優(yōu)點(diǎn),在國(guó)內(nèi)型彎?rùn)C(jī)市揚(yáng)占據(jù)很大份額。代替了原有鋼板下料、對(duì)接、校正、車床加工等復(fù)雜工藝并節(jié)省了氧氣、乙炔、勞動(dòng)力、原材料等，是制造法蘭的先進(jìn)母機(jī)。是風(fēng)機(jī)、石化、造船、橋梁模板、網(wǎng)架、鋼結(jié)構(gòu)建筑、大型管道、水工儀表等行業(yè)高效、節(jié)能、節(jié)材的理想加工設(shè)備。也適合用于對(duì)外加工，利潤(rùn)豐厚。經(jīng)在多家機(jī)械行業(yè)生產(chǎn)單位的使用，受到用戶一致好評(píng)。

新鄉(xiāng)市鼎天機(jī)械有限公司
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地址：河南省新鄉(xiāng)市北干道125號(hào)（原一機(jī)床廠）


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新鄉(xiāng)市鼎天機(jī)械有限公司 、2163319、、15836071674是機(jī)械設(shè)備的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)。主要從事各種型號(hào)型材卷彎?rùn)C(jī)械、立式車床等的設(shè)計(jì)制造。公司地處中原腹地，京廣鐵路、京珠高速、107國(guó)道交匯處。地理位置優(yōu)越，環(huán)境優(yōu)美，交通、通訊便利，配套設(shè)備齊備。公司技術(shù)力量雄厚．制造設(shè)備齊全。有能力按照用戶的要求，為用戶提供適用性產(chǎn)品方案。嚴(yán)格按照ISO9001：2000質(zhì)量管理體系對(duì)產(chǎn)品實(shí)行全過(guò)程質(zhì)量控制。公司將以精湛的技術(shù)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓芾�、真誠(chéng)的服務(wù)為用戶奉獻(xiàn)滿意的產(chǎn)品。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究能力
新鄉(xiāng)市鼎天機(jī)械有限公司技術(shù)科是專門從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、科研的技術(shù)中心
1、具有設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)諸如：立式車床、單臂銑床等各類專機(jī)的能力。
2、機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。
3、采用新的設(shè)計(jì)方法，關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)應(yīng)用于產(chǎn)品。

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C5120單柱立式車床 新鄉(xiāng)市鼎天機(jī)械有限公司(呂少杰 )專業(yè)生產(chǎn)C5120單柱立式車床,性能穩(wěn)定,質(zhì)量可靠。
主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
＊主軸電動(dòng)機(jī)為變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，工作臺(tái)轉(zhuǎn)速可在5－50轉(zhuǎn)／分之間選擇
＊進(jìn)給電機(jī)為變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，刀具進(jìn)給量可在0.8-80毫米／轉(zhuǎn)之間選擇
＊單立柱雙滑道，結(jié)構(gòu)緊湊，使切削刀具受力更合理
＊工作臺(tái)直徑為ø2000mm
＊五角刀臺(tái)可同時(shí)裝夾5種不同形狀的刀具，更換刀具方便
＊垂直刀架滑枕可回轉(zhuǎn)±35°
＊可加工工件的最大高度為1000mm
新鄉(xiāng)市鼎天機(jī)械有限公司公司技術(shù)力量雄厚．制造設(shè)備齊全。有能力按照用戶的要求，為用戶提供適用性產(chǎn)品方案。具有設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)諸如：立式車床、單臂銑床等各類專機(jī)的能力。我公司還可以根據(jù)用戶需求生產(chǎn)簡(jiǎn)易型立車：800mm、1.25米、1.6米、2米、2.5米、2.8米等。產(chǎn)品性能穩(wěn)定，質(zhì)量可靠，價(jià)格低廉 ...
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摘要：應(yīng)用三維非定常數(shù)值計(jì)算方法對(duì)礦用對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)的非定常特性進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。數(shù)值計(jì)算中將SIMPLE算法與 RNG ε-κ湍流模型相結(jié)合，以風(fēng)機(jī)三維全流道為計(jì)算域，獲得了對(duì)旋風(fēng)機(jī)葉輪區(qū)域3對(duì)干涉面上速度場(chǎng)和渦量場(chǎng)的非定常分布。通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果與設(shè)計(jì)參數(shù)和試驗(yàn)結(jié)果的比較，驗(yàn)證了數(shù)值預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。模擬結(jié)果表明，對(duì)旋風(fēng)機(jī)在一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期的不同時(shí)刻，其內(nèi)部流場(chǎng)存在顯著的非定常特性。

關(guān)鍵詞：對(duì)旋式軸流通風(fēng)機(jī)；非定常；全流場(chǎng)；數(shù)值模擬

中圖分類號(hào): TH432.1 　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 : B

The Numerical Simulation for 3-D Flow Field of Counter-rotating Fan Based on Unsteady State Calculation

Abstract: The 3-D unsteady numerical calculation method is applied to the simulation research on unsteady characteristics in counter-rotating axial-flow fan for mine. The SIMPLE algorithm has been connected with the RNG κ-ε turbulence model during numerical calculation, which has been used to simulate the unsteady distribution features of velocity and vortex in three pairs of interfaces based on the 3-D whole flow passage calculating areas. According to the comparison between simulation, experiments and the design parameters, the accuracy of prediction numerical result is verified. The simulation result shows that the internal flow field of counter-rotating fan has existed obvious unsteady characteristics at the different moments in a rotating period.

Key words : counter-rotating axial-flow fan; unsteady; total flow field; numerical simulation

0　　 引言

　　與普通軸流通風(fēng)機(jī)相比，對(duì)旋風(fēng)機(jī)的對(duì)旋轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)在單位軸向長(zhǎng)度上可以獲得比普通軸流通風(fēng)機(jī)更高的壓升，并且具有結(jié)構(gòu)緊湊、易于反風(fēng)、穩(wěn)定工作范圍寬廣及效率高等特點(diǎn)[1-2]。

1 　幾何模型與網(wǎng)格劃分結(jié)果

　　求解的計(jì)算區(qū)域包括了從集流器進(jìn)口到擴(kuò)散器出口內(nèi)部流道的所有三維空間，與針對(duì)單一通流部件或單個(gè)葉片通道進(jìn)行的計(jì)算相比，全流場(chǎng)建�？梢猿浞挚紤]各相鄰部件之間的相互影響，更加準(zhǔn)確地給出邊界條件，其全流道實(shí)體圖見(jiàn)圖1。 針對(duì)計(jì)算區(qū)域的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)， 劃分網(wǎng)格時(shí)采用非結(jié)構(gòu)化四面體單元分塊生成計(jì)算網(wǎng)格，在流動(dòng)變化劇烈的前后兩級(jí)葉輪以及軸向和徑向間隙區(qū)域內(nèi)適當(dāng)加密網(wǎng)格。對(duì)旋風(fēng)機(jī)前后兩級(jí)葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，存在3個(gè)流動(dòng)干涉面：2個(gè)動(dòng) - 靜干涉面（前級(jí)葉輪進(jìn)口面和后級(jí)葉輪出口面）和1個(gè)動(dòng) - 動(dòng)干涉面（前后兩級(jí)葉輪的中間面），在這3個(gè)面上分別采用滑移網(wǎng)格技術(shù)。整個(gè)求解區(qū)域的網(wǎng)格單元總數(shù)為1502164 ，網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)總數(shù)為308691 ，其中葉片周圍及葉頂附近的網(wǎng)格單元見(jiàn)圖2。

2 　邊界條件與數(shù)值計(jì)算方法

　　進(jìn)口邊界根據(jù)流量給定速度值，速度方向垂直于進(jìn)口面。出口邊界采用壓力出口，根據(jù)壓升給定出口背壓。固定壁面采用無(wú)滑移邊界條件，對(duì)于葉輪部分的旋轉(zhuǎn)邊界則給定轉(zhuǎn)速。為了確保非定常計(jì)算的穩(wěn)定性，首先在相同的網(wǎng)格劃分基礎(chǔ)上進(jìn)行定常數(shù)值計(jì)算，然后以定常計(jì)算的結(jié)果作為初場(chǎng)完成對(duì)旋風(fēng)機(jī)內(nèi)部全流場(chǎng)的非定常數(shù)值計(jì)算[3-4]。

　　數(shù)值計(jì)算方法上，采用對(duì)流線曲率大、有漩渦和旋轉(zhuǎn)的葉輪機(jī)械內(nèi)部流場(chǎng)的模擬更加適用的RNG k-ε湍流模型使控制方程組封閉。采用有限體積法對(duì)非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格下的控制方程進(jìn)行空間離散，采用二階全隱格式進(jìn)行時(shí)間離散。對(duì)控制方程中的源項(xiàng)和擴(kuò)散項(xiàng)應(yīng)用二階中心差分格式，對(duì)控制方程中的對(duì)流項(xiàng)應(yīng)用二階迎風(fēng)格式[5] 。計(jì)算中采用的時(shí)間步長(zhǎng)為0.0002s，是旋轉(zhuǎn)周期的1％，即葉輪每個(gè)時(shí)間步內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。在每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)上應(yīng)用 SIMPLE 算法對(duì)離散方程進(jìn)行求解，實(shí)現(xiàn)速度和壓力之間的耦合。每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)迭代50次，計(jì)算收斂后時(shí)間步向前推進(jìn)，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪部分的網(wǎng)格相應(yīng)轉(zhuǎn)到新的位置，并開(kāi)始進(jìn)行下一個(gè)時(shí)間步上的計(jì)算。

3　 計(jì)算結(jié)果及分析

　　以下是設(shè)計(jì)工況下的計(jì)算結(jié)果，此時(shí)對(duì)旋風(fēng)機(jī)的流量為3.5m3/s ，總壓升為2103.14Pa。限于篇幅，這里只給出了風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)第5圈這一轉(zhuǎn)動(dòng)周期T內(nèi)不同時(shí)刻（0T、0.25T、0.5T和0.75T）葉輪區(qū)域中3對(duì)干涉面上速度場(chǎng)和渦量場(chǎng)的非定常變化情況。

3.1　速度場(chǎng)的非定常變化

　　從圖3～圖6中3對(duì)干涉面上的速度分布云圖看出，4個(gè)不同時(shí)刻的速度分布繞葉輪中心存在明顯的圓周對(duì)稱分布規(guī)律。由于4個(gè)不同時(shí)刻的時(shí)間間隔非常短，在不同時(shí)刻速度云圖的分布大致相同，由于葉輪的旋轉(zhuǎn)作用，高速區(qū)域和低速區(qū)域的位置發(fā)生了相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)，速度分布在微觀結(jié)構(gòu)上稍有差別。同時(shí)可以看出，對(duì)旋風(fēng)機(jī)全流場(chǎng)沿圓周方向的速度分布具有較好的周期性和對(duì)稱性。

　　從前、后干涉面上的速度分布云圖中可以明顯看出，前干涉面存在8個(gè)高速區(qū)域，后干涉面存在7個(gè)高速區(qū)域，這充分體現(xiàn)了前、后葉片旋轉(zhuǎn)對(duì)干涉面速度分布的巨大影響[6-7]。而中間干涉面的速度分布則是前后兩級(jí)葉輪反向旋轉(zhuǎn)相互干涉疊加的結(jié)果，中間干涉面的湍流復(fù)雜程度無(wú)疑是最大的。

圖4　 0.25T時(shí)刻對(duì)3對(duì)干涉面上的速度分布

圖6　 0.75T時(shí)刻對(duì)3對(duì)干涉面上的速度分布

3.2 　渦量場(chǎng)的非定常變化

　　圖7～圖10依次表示3對(duì)干涉面在一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期T內(nèi)4個(gè)不同時(shí)刻渦量場(chǎng)的分布云圖。相對(duì)于對(duì)旋風(fēng)機(jī)其他截面的渦量分布，3對(duì)干涉面處渦量場(chǎng)的分布特征無(wú)疑是最有代表性的�？梢钥闯�，渦量在3對(duì)干涉面內(nèi)的分布具有非定常特性。由于所選取4個(gè)時(shí)間間隔的跨度較小，難以辨析其具體數(shù)值上的細(xì)微差別，但是由于非定常湍流和壓力脈動(dòng)的影響，渦量場(chǎng)的分布范圍變化較大。

　　從3對(duì)干涉面渦量場(chǎng)的整體分布看出，截面外緣的渦量普遍較高，這主要是由葉頂間隙處的縫隙流引起的。而截面內(nèi)緣的高渦量區(qū)域，則是由于葉根部位較大的饒流作用引起的[8-9]。同上述速度場(chǎng)的分布規(guī)律類似，渦量場(chǎng)的分布也反映了葉輪旋轉(zhuǎn)作用對(duì)渦量場(chǎng)的巨大影響[10]。

圖7　 0T時(shí)刻對(duì)3對(duì)干涉面上的渦量分布

圖8　 0.25T時(shí)刻對(duì)3對(duì)干涉面上的渦量分布

3.3 　非定常數(shù)值模擬與試驗(yàn)結(jié)果和設(shè)計(jì)參數(shù)的比較與分析

　　為了檢驗(yàn)非

工廠車間通風(fēng)降溫
廠房降溫設(shè)備
負(fù)壓風(fēng)機(jī)價(jià)格

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