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改變軸流通風機葉片厚度對其安全作用的影響分析

文檔作者：賈海崗文檔來源：山西路安郭莊煤業有限責任公		點擊數：	更新時間： 2025年10月05日
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總第227期
2022年第3期
機械分析與設計
改變軸流通風機葉片厚度對其安全作用的影響分析
（山西路安郭莊煤業有限責任公司，山西長治046100）
摘要：軸流通風機是廣泛使用的進行能量轉換的葉輪設備，葉片厚度的大小對通風機的性能具有直接的影
響。為提高通風機的使用性能及安全性，采用仿真分析的形式對不同葉片厚度的通風機性能進行仿真分析。結
果表明：較小厚度的葉片通風機具有較好的氣動性能，適當增加葉片厚度，有利于提高通風機的穩定區簡，保
證通風機的安全可靠性。
關鍵詞：軸流通風機葉片厚度全壓性能全壓效率仿真分析
中圖分類號：TD441.2
機械管理開發
MECHANICALMANAGEMENT
賈海崗
文獻標識碼：A
Total 227
AND DEVELOPMENT
DQI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2022.03.031
文章編號：1003-773X（2022）03-0077-02
No.3,2022
引言
我國工業生產的快速發展離不開能源的支撐，
在能源使用過程中，對能量形式的轉換是必不可少
的步驟。通風機作為主要的葉輪機械是進行能量轉
換的重要設備。通風機在我國工業、煤礦、港口、電力
等行業中具有廣泛的應用，通風機在進行能量轉換
的過程中，往往伴隨著一定的能量損失，造成能源的
利用率較低-21，并且盲目采用大功率的通風機會造
成一定的安全隱惠，不利于通風機的穩定可靠運行。
1不同厚度葉片的設計選取
軸流式通風機作為主要的通風機類型，對其研
究的重點主要在葉片的安裝角、進出口氣流角等，但
葉片厚度作為葉片結構的重要參數，對其研究較少。葉
片厚度的改變，對氣流的轉折角具有一定的影響，從而
影響葉片的升阻比圖，使通風機的性能發生改變。
對不同厚度的葉片進行設計，以兩級軸流式通
風機為基礎進行研究，改變葉片的厚度時，不改變葉
片的截面參數，從而針對葉片厚度的影響進行分析。
葉片的厚度采用NACA四位數字厚度分布，沿葉片
徑向的不同翼型位置進行等分，將不同位置的中弧
線作切線及發現，得到各位置的傾斜角，將翼型上的
坐標點進行連接，即可得到翼型的截面，對葉片的厚
度進行選定，選擇葉片的相對厚度為6%~24%，四種
不同的厚度形式，由此可建立通風機的模型進行模
擬分析。
2不同厚度葉片通風機的性能分析
2.1通風機仿真分析模型的建立
通風機的計算流體力學CFD分析，通過數值計
算機圖像技術的結合，對通風機的流動特性進行深
度的分析。由于葉輪葉片結構的復雜性，對試驗設備
收稿日期：2021-09-14
作者簡介：賈海崗（1982一），男，本科，畢業于安徽理工大學，
的要求較高，僅靠試驗方法不能對葉片厚度的性能
影響進行有效的分析，而采用CFD仿真分析，可以
減輕對設備的依賴，并可對通風機的性能有更深人的
研究，加快設計分析的周期，節約生產及時間的成本。
采用CFD數值仿真的形式對不同厚度葉片的
通風機性能進行分析，對通風機進行不可壓縮的漏
流流動進行分析，采用三維時均N-S方程進行求解，
適用于通風機這種內部流動復雜，具有反向壓力及
分離邊界的流場分析。
建立通風機的三維模型，葉輪的直徑為600
mm，動葉片數為6，靜葉片數為9,采用有限體積法
對控制方程進行分析，設定流體為標準空氣，不考慮
空氣的壓縮及熱傳導特性，采用無滑移的邊界條件。
為了保證分析結果的準確性，在葉輪的計算區域分
別增加進口計算區域及出口計算區域，通風機的仿
真分析模型分為如圖1所示的4個計算域。葉輪部
分為旋轉區域，其余為靜正區域，采用混合網格的形
式對模型進行網格劃分，分別建立4種不同葉片厚
度的通風機模型進行模擬計算，對不同葉片厚度的
通風機全壓性能及全壓效率進行仿真計算。
2.2不同葉片厚度的通風機性能仿真分析
對4種不同厚度的葉片通風機性能進行分析，
經過計算統計得到不同葉片厚度下通風機的全壓性
能及全壓效率曲線分別如下頁圖2、圖3所示，
圖中45000m/h為通風機的設計流量。從圖中可以
看出，在設計的流量點位置，葉片厚度為6%、12%、
葉輪計算域導葉計算域
進口計算城
進口
出口
出口計算域
工程師，研究方向為煤礦機電。圖1通風機計算模型的區域劃分
78
機械管理開發
jxglknjb@126.com 第37卷
340F
320
300
280
260
第240日
220F
200
180
160L
33000 37.000 41000 45000 4900053000
體積流量/m-h）
圖2 不同葉片厚度全壓性能曲線
60F
58
56
5
2
44
433000 37000410004500049000
體積流量/(m²h）
圖3不同葉片厚度全壓效率曲線
18%三種厚度的通風機的全壓及全壓效率相差不
大，繼續增加葉片厚度至24%時，全壓及全壓效率均
小于上述的三種厚度值；對4種厚度的全壓性能及
全壓效率曲線進行整體對比，葉片厚度為6%時，當
通風機在大流量區域時，全壓性能及全壓效率均大
于其他葉片厚度的通風機，但當通風機在小流量區
域時，全壓發生較大的減小，發生一定的旋轉失速；
當葉片厚度為12%及18%時，通風機在小流量區域
的全壓及全壓效率性能較好，在大流量區域時表現
不好。在通風機設計流量45000m/h時,12%葉片厚
度的通風機表現較好，葉片厚度增加到24%時，通風
Analysis of the Effect of Changing the Thickness of Axial Flow Fan
(Shanxi Luan Guozhuang Coal Industry Co.,Ltd., Changzhi Shanxi 046100)
Abstract: Based on the axial flow ventilalor is widely used to carry out energy conversion impeller equipment，the size
of the blade thickness has a direct impact on the performance of the ventilator,in order to improve the use of ventilator
performanceandsafety，theformof simulation analysisof different blade thicknessof ventilator performancesimulation
analysis，the results show that: thesmaller thickness of the blade ventilator has a betteraerodynamic performance
when theappropriate increase in blade thickness，isconduciveto improvingthestability intervaloftheventilator to
ensure thesafety and reliability ofthe ventilator
Key words：axial flow;ventilatorbladethickness;full pressureperformance;full pressureefficiency;simulationanalysis
-6%
-12%
-18%
-24%
57000
6%
12%
-18%
24%
機的性能明顯發生惡化，全壓及全壓效率明顯表現
不好。
通過上述的分析可知，在不同的葉片厚度中，隨
著通風機工作流量區域的變化，在大流量區域，6%
葉片厚度的通風機性能最好；在小流量區域，12%葉
片厚度的通風機性能最好，在一定的流量范圍內，隨
著葉片厚度的增加，通風機的最高壓力有較大的提
高，穩定的工作區間也相對增加，但在設計的流量點
位置，葉片厚度較小時，通風機的性能最好。
3結語
通風機是進行能量轉換的重要設備，為提高通
風機的使用性能及安全性，針對通風機的葉片厚度
進行分析。在不改變通風機的葉片截面參數的條件
下，采用NACA4位數字厚度分布的方法對通風機
的葉片厚度進行了4種不同的選型設計，采用CFD
仿真分析的方式對通風機的全壓性能及全壓效率進
行分析。結果顯示，在4種不同的葉片厚度中，當通
風機在大流量區域及設計流量位置時，葉片的厚度
越小則通風機的性能越好；在小流量區域，中等厚度
53000 57000
Blades on Safety Role
Jia Haigang
的通風機具有較好的性能，且隨著葉片厚度的增加，
通風機的最高壓力及穩定區域都有增加的趨勢，這
有利于提高通風機的穩定性及安全使用。在實際應
用過程中，可依據通風機的工作條件，選擇適合的通
風機葉片厚度，從而提高通風機的性能，提高能量的
利用率及使用的安全性。
參考文獻
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開與CAXA的跨平臺應用[J].風機技術，2021，63（1）:45-48
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后不停產的措施[J].能源技術與管理，2021，46（4）：21-22；28
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通風排煙能力影響的實驗研究[J].中國安全生產科學技術，
2021.17（6）:130-135
（編輯：賈娟）

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