hxd3c型大功率交流电力机车牵引冷却通风机设计分析-design and analysis of traction cooling fan for hxd3c high-power ac electric locomotive.docx

湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、必威体育官网网址口，在年解密后适用本授权书。2、不必威体育官网网址-J口。(请在以上相应方框内打-J)作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日I要随着我国高速轨道交通的迅猛发展，为高速列车提供可靠、高效率、低噪音风机是摆在风机设计者面前的重要课题。过去在轨道风机研发中通常简单延用普通民用风机无因次参数相似方法进行设计，屡受挫折，试验结果达不到风机设计指标，造成设计反复。不仅在经济上受到损失，也会在市场竞争中错失良机，因此建立适用于轨道风机的设计系统是社会发展的要求。本文结合电力机车牵引冷却通风机的设计，系统研究了一维、二维和三维设计理论，并开展了性能试验、噪声试验、超速试验及振动测量等一系列试验研究，论文的主要研究结论如下:1、深入论述了风机一维设计原理，分析了风机损失模型和损失计算公式，给出了风机内效率(不计流道突扩和泄漏损失)和风机全压效率之间关系，为三维数值计算修正提供了重要理论依据。计算发现:风机突扩损失和静子内流道回流损失较大，是风机设计中不能忽略的因素。2、在二维设计中，完成了斜流风机S2计算和叶片造型三维实体造型，使用FEMANSYS软件完成了斜流转子强度校核:给出了主要气流参数沿叶高分布规律和强度校核结果。3、为考核CFD计算风机的精确程度，对一台轴流风扇进行了CFD数值模拟。计算结果令人非常满意，在设计点处，流量压力试验曲线比设计点计算值偏高2.5%。在斜流三维设计中，简化CFD数值计算不能完全模拟风机中的真实流动状态，为保证设计要求，加上一维损失模型计算得到全压为4500Pa，在此基础上完成了叶片造型和三维CFD数值计算。斜流风机性能试验达到设计要求，试验的性能曲线与CFD计算的特性曲线进行了对比分析，在堵塞流量附近两条曲线基本重合，流量越小压力越高，则偏差越大，其主要原因是CFD计算没有考虑风机的回流损失和突扩损失，这是今后风机三维CFD数值模拟需要进一步改进的工作。4、应用本文搭建的风机设计系统完成了斜流风机优化设计，其设计目标为:在设计转速下，风量为5.5m3/s，出口静压为3600Pa，全压效率大于60%，风机噪声不大于110db(A)。实际产品的试验结果为:在设计转速下，风量为5.56m3/s，出口静压为3817Pa，全压效率大于74.96%，风机噪声为101.52db(A)。风机工作平稳，振动小，风机叶片在超速10%条件下无明显变形。试验结果表明，该风机全面达到了设计要求，在效率方面达到了国内轨道风机的先进水平。关键词：风机；优化设计；数值模拟；性能试验AbstractWiththerapiddevelopmenthighspeedrailwaysysteminourcountry,itisanimportantsubjecttoprovidethehighresistance,highefficiencyaswellaslownoisefanwiththehighspeedrailwayinfrontofthefandesigners.Inthepast,non-dimensionaldesignparameterssimilaritymethodwhichusedtoordinarycivilfanmostlywasusedtothedesignintherailfanresearch,oftenfrustrated.Thetestresultscouldnotreachthefandesignspecifications,whichleadtorepeateddesign.thisisnotonlyaneconomicloss,andwillmisstheopportunityinthemarketcompetition.Soitistherequirementofsocialdevelopmenttoestablishapplyingtorailfandesignsystem.Inthispaper,combinedwithelectriclocomotivetractioncoolingfa