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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 動(dòng)車組發(fā)動(dòng)機(jī)用冷卻風(fēng)扇內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值研究與降噪分析
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 動(dòng)車組發(fā)動(dòng)機(jī)高速、重載的特點(diǎn)使其對(duì)冷卻通風(fēng)機(jī)的要求越來(lái)越高，目前同類型風(fēng)機(jī)主要依賴進(jìn)口，因此盡快提高此類風(fēng)機(jī)的自主設(shè)計(jì)能力，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化意義重大。本文采用傳統(tǒng)一維熱力設(shè)計(jì)和三維數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對(duì)和諧號(hào)某系列動(dòng)車組發(fā)動(dòng)機(jī)用離心冷卻通風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行氣動(dòng)設(shè)計(jì)，完成三維實(shí)體建模，并利用NUMECA軟件對(duì)葉輪內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行三維數(shù)值模擬，比選、確定最優(yōu)葉輪內(nèi)部壓力速度分布方案。完成制造樣機(jī)及氣動(dòng)性能試驗(yàn)驗(yàn)證。
- 詳細(xì)介紹：
- 近年來(lái)，隨著我國(guó)鐵路交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，動(dòng)車組數(shù)量不斷增多，同時(shí)對(duì)其運(yùn)行速度、載重量都有較高要求，由此帶來(lái)的直接問(wèn)題便是動(dòng)車組動(dòng)力設(shè)備發(fā)熱量增大。 動(dòng)車組用冷卻通風(fēng)機(jī)是機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)裝置中的重要部件，其主要作用是發(fā)動(dòng)機(jī)及其相關(guān)發(fā)熱部件散熱，以確保機(jī)車行駛安全。動(dòng)車組冷卻通風(fēng)機(jī)要求其風(fēng)量大、壓頭高、重量輕、噪音低、受車廂結(jié)構(gòu)形狀、進(jìn)出口管道及運(yùn)營(yíng)狀況的影響，占用空間小。以上要求限定了動(dòng)車組的冷卻風(fēng)機(jī)是單級(jí)、大流量、高壓比、低噪音，這一系列的設(shè)計(jì)困難使得目前我國(guó)國(guó)產(chǎn)通風(fēng)機(jī)譜系中對(duì)應(yīng)的流量和揚(yáng)程均達(dá)不到動(dòng)車組冷卻風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)要求，主要都依賴進(jìn)口，解決這一問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組冷卻通風(fēng)機(jī)的國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)意義重大。 設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析： （1）由于機(jī)車內(nèi)需要冷卻的動(dòng)力設(shè)備較多，結(jié)構(gòu)布置很復(fù)雜，冷卻空氣流動(dòng)阻力大，這就要求冷卻通風(fēng)機(jī)在提供大冷卻風(fēng)量的同時(shí)還必須具有很高的全壓； （2）由于受到機(jī)車內(nèi)空間和舒適度的限制，冷卻通風(fēng)機(jī)還要滿足占用空間小、噪聲低等要求； （3）在提高冷卻通風(fēng)機(jī)整體氣動(dòng)性能的同時(shí)還要保證運(yùn)行的高可靠性。 首先，在性能上，同時(shí)滿足高全壓和大流量的要求是矛盾的。對(duì)于一般離心風(fēng)機(jī)，若想兼顧高全壓和大流量，就要以犧牲一些其他的性能參數(shù)如效率為代價(jià)； 其次，原進(jìn)口風(fēng)機(jī)葉輪采用后彎翼型葉片，在提高性能參數(shù)后，此葉輪已不能滿足冷卻通風(fēng)要求，需要進(jìn)行全新的設(shè)計(jì)。 最后，由于國(guó)內(nèi)外驅(qū)動(dòng)電機(jī)在供電頻率上的差異造成本設(shè)計(jì)中的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速大大降低，在此基礎(chǔ)上提高出口全壓將面臨很多困難。 本文采用傳統(tǒng)一維熱力設(shè)計(jì)和三維數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對(duì)和諧號(hào)某系列動(dòng)車組發(fā)動(dòng)機(jī)用離心冷卻通風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行氣動(dòng)設(shè)計(jì)，完成三維實(shí)體建模，并利用NUMECA軟件對(duì)葉輪內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行三維數(shù)值模擬，比選、確定最優(yōu)葉輪內(nèi)部壓力速度分布方案。完成制造樣機(jī)及氣動(dòng)性能試驗(yàn)驗(yàn)證。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 近年來(lái)，隨著我國(guó)鐵路交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，動(dòng)車組數(shù)量不斷增多，同時(shí)對(duì)其運(yùn)行速度、載重量都有較高要求，由此帶來(lái)的直接問(wèn)題便是動(dòng)車組動(dòng)力設(shè)備發(fā)熱量增大。 動(dòng)車組用冷卻通風(fēng)機(jī)是機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)裝置中的重要部件，其主要作用是發(fā)動(dòng)機(jī)及其相關(guān)發(fā)熱部件散熱，以確保機(jī)車行駛安全。動(dòng)車組冷卻通風(fēng)機(jī)要求其風(fēng)量大、壓頭高、重量輕、噪音低、受車廂結(jié)構(gòu)形狀、進(jìn)出口管道及運(yùn)營(yíng)狀況的影響，占用空間小。以上要求限定了動(dòng)車組的冷卻風(fēng)機(jī)是單級(jí)、大流量、高壓比、低噪音，這一系列的設(shè)計(jì)困難使得目前我國(guó)國(guó)產(chǎn)通風(fēng)機(jī)譜系中對(duì)應(yīng)的流量和揚(yáng)程均達(dá)不到動(dòng)車組冷卻風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)要求，主要都依賴進(jìn)口，解決這一問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組冷卻通風(fēng)機(jī)的國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)意義重大。 本文采用傳統(tǒng)一維熱力設(shè)計(jì)和三維數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對(duì)和諧號(hào)某系列動(dòng)車組發(fā)動(dòng)機(jī)用離心冷卻通風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行氣動(dòng)設(shè)計(jì)，完成三維實(shí)體建模，并利用NUMECA軟件對(duì)葉輪內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行三維數(shù)值模擬，比選、確定最優(yōu)葉輪內(nèi)部壓力速度分布方案。完成制造樣機(jī)及氣動(dòng)性能試驗(yàn)驗(yàn)證。 本風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了在大風(fēng)量的的前提下提供高的全壓，并且在國(guó)內(nèi)電機(jī)頻率低于國(guó)外，且功率受到限制的前提下，完成了國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)。采用數(shù)值模擬的方法可以在設(shè)計(jì)時(shí)就能觀察其內(nèi)部流動(dòng)情況，對(duì)流場(chǎng)的不足局部修型通流元件，以得到較好的風(fēng)機(jī)，最后通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1、設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)是大流量、高揚(yáng)程、低噪聲、且占用空間小，我國(guó)通風(fēng)機(jī)譜系中的風(fēng)機(jī)均達(dá)不到這些要求。 2、研究成果作為某動(dòng)車組冷卻用通風(fēng)機(jī)替代進(jìn)口、進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用方案。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 已完成
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 展板 圖片 文章
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 用于動(dòng)車組牽引電機(jī)的冷卻通風(fēng)。一維氣動(dòng)設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬想結(jié)合的方法，設(shè)計(jì)出較優(yōu)的風(fēng)機(jī)，并完成制造樣機(jī)及氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果顯示完全符合要求。
同類課題研究水平概述
- 當(dāng)前學(xué)術(shù)論文及期刊上均無(wú)此類文章
