基于有限元法的矿用通风机流场数值模拟.pdfVIP

总第172期 机械管理开发 Total172 2017年第8期 MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT No．8，2017 设计瑷谂舞蠹藏警i 基于有限元法的矿用通风机流场数值模拟 赵振华 (阳泉煤业集团沙钢矿业投资有限公司， 山西临汾043500) 摘要：选用广泛应用于风机与水泵领域强大的三维建模软件Blade gen对矿用通风机进行建模，采用Turbo Grid对风机模型进行网格划分，应用商用软件CFX采用R—e湍流模型、SIMPLE算法和非结构化网格，求 解三维N-S方程对矿用通风机流场进行数值模拟，得到了风机内部流场的分布特性，为从而为矿用通风机 叶片参数的选择与优化提供参考。 关键词：有限元法矿用通风机流场数值模拟 17．2 中图分类号：THl 文献标识码：A 引言 片及流场进行建模，先对单个叶片和轮毂建模，然后 随着高产高效矿井的建设和对煤炭需求的增 进行圆周阵列，最终得到矿用通风机模型结果，如图 长，对煤矿的安全要求也越来越高。当在矿井内进行 1所示[4。5]二 开采作业时，会涌现出例如瓦斯等大量的有害气体， 从而影响井下作业工作人员的生命安全，特别是高 瓦斯矿井瓦斯涌出量会更大，所以需要及时对井下 进行及时通风，以排出有害气体，降低瓦斯的有效浓 度。矿用通风机是煤矿井下作业中疏通瓦斯气体并 调节井下空气的重要设备，关系到井下作业人员的 安全和煤矿开采的效率‘¨，其除具有普通通风机的 图1 矿用通风机几何模型 相关功能外，还要求具有防爆功能[z|。 1．2有限元模型网格及边界条件 目前广泛应用在煤矿井下的通风机大都属于轴 风机与叶轮机械领域的建模软件Blade 流通风机，轴流风机因其使用行业和适用场所不同 gen与 相应的网格划分工具TurboGrid二者间具有良好的 有所差别，而应用于煤矿和矿山领域的通风机主要 接口，在Blade Grid。 特性为防爆型通风机[。|。 gen中的模型可直接导人Turbo 考虑到矿用通风机各部分结构的复杂程度不同，采 为对矿用通风机内流场进行分析，作者选用 取分块划分网格的方法，网格划分结果如图2—1所 R一￡湍流模型、SIMPLE算法和非结构化网格，通 示，划分后的网格边界层效果良好，层次感强，可满 过求解三维N—S方程对矿用通风机内部流场进行 足流体动力学分析要求E6]。 三维数值模拟，得到了风机内部流场的分布特性，从 参考以上所述的参数，施加如图2—2所述的边 而为叶片参数的选择与优化提供参考。 界条件，风机入口采用流量人口，出口采用压力为0 1通风机模型