总第193期2019年第5期机械分析与设计
机械管理开发
MECHANICALMANAGEMENTAND
DEVELOPMENT
Total193No.5，2019
DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2019.05.033
叶片结构对矿井通风系统工作特性影响的研究
陈如君
（山西煤炭运销集团三元古韩荆宝煤业有限公司，山西
摘
襄垣
046200）
要：在各学者对风机工作特性进行研究的基础上，利用仿真分析软件对叶片结构对风机不同工况下工作特
为后续的研究提供理论基础和数据支撑。性的影响进行研究，从而获取不同叶片叶形之间的差异，关键词：通风机板形
翼形
工作特性
中图分类号：TD7
文献标识码：A
引言
通风系统作为确保井下空气流通的装置，对煤
炭生产企业的生产安全起着至关重要的作用。通风机作为矿井通风系统的核心，是一种依靠叶轮带动
叶片高速旋转，将机械能转换为空气动能，
从而实现空气流动的一种机械设备，通风机在高速工作时极易产生振动和噪声，对风机工作安全性和工作效率产生较大的影响。因此需对不同叶片对风机工作时的动态特性的影响进行分析，为风机结构优化和改进提风供机依内据部。
1流场数学模型及叶轮三维模型建立
根据气流在风机内流动时的特性，可将其等效于非稳态的湍流模型，其模型的建立应以脉动方程和雷诺平均方程为基本依据，建立起一组封闭的能
对气流在风机内流动特性进行描述的特性方程，
本文选取BL两层代数的湍流模型，则气流在风机内流动时的脉动应力可表示为：
籽wi'wj'=23k籽啄i+滋（t鄣鄣wxi'j+鄣鄣wxj'i）-23滋t啄i軑w.（1）式（1）中：籽为气体密度；滋t为特征黏性阻尼系数；
为速度矢量之和；w表示沿着风机轴向的气流速軑wi'度；wj'表示沿着风机径向向上方向的气流速度；wk'表示沿着风机径向右方向的气流速度；k为单位质量流体湍流的脉动动能；啄i为流动切应力。
其特征黏性系数嗓可表示为[2]：
滋滋t，innern≤nct=
滋.（2）t，outern>nc式（2）中：滋t，inner为内侧特征黏性阻尼系数；滋t，outer为外侧特征黏性阻尼系数；n为叶片端部到蜗壳内侧的垂直距离；nc为湍流黏性相同的内侧与外侧的最小距离。
利用Creo三维建模软件建立板形叶轮和翼形
叶轮的三维模型，根据对叶片叶形的研究，
在建模时收稿日期：2018-11-29
作者简介：陈如君（1989—），男，本科，毕业于太原科技大学华科学院，从事矿山机电研究。
文章编号：1003-773X（2019）05-0073-02
对板形叶片在过渡段增加了小直边结构，同时在叶片的圆弧段进行了小幅前弯处理，改善了风机工作
时的气流流动性，翼形结构采用了后弯形结构，
同时在叶片的末端进行了小幅度的前弯处理，用于提高输出压力，板形叶轮和翼形叶轮的结构如图1所示。
板形叶轮
翼形叶轮蜗壳集流器
叶轮
通风机整体结构
2
叶片叶形对图风1机不同气动叶特轮性结构的三维影响模型
分析
利用Fluent流体仿真分析软件，对叶轮工作时风机的气动特性进行分析[3]，结果如图2、图3所示。
由不同叶片结构在叶片端部的相对总压分布云图可知，两种叶片叶形结构在工作时气流的流量损失均集中在风机的大叶高位，翼形叶轮在工作时的通道间流动分离靠近蜗壳出口的后侧，约在叶片端xyz
xyz
板型翼型
图2叶片端部相对总压分布云图
xy
z
xyz
板型翼型
图3叶片端部速度分布云图
叶片结构对矿井通风系统工作特性影响的研究
