对旋式轴流风力灭火机的气动设计与性能研究

论文摘要

本文在国家标准中对便携式风力灭火机的技术要求的基础上,通过分析对旋式轴流风力灭火机内部气流流动的压力关系、速度关系、入流与出流的角度关系以及叶轮叶片翼型的阻力、升力,建立了对旋式轴流风力灭火机气动性能的主要关系式,并在此基础上对风机的两级对旋叶轮进行气动设计,确定叶片的相关参数。在研究对旋式轴流风机与小型汽油机连接方式、对旋叶轮的具体形式的基础上,设计了传动齿轮箱、叶轮叶片、灭火风筒等,并对小型汽油机进行选型。通过对风机内部气流的流场建立离散的CFD网格模型,在计算流体动力学基本控制方程的基础上,采用k-epsilon湍流模型以及SIMPLE算法,对对旋式轴流风力灭火机的内部流场进行数值模拟分析,同时将其与理论估算的气动性能进行比较,为对旋式轴流风力灭火机的设计及优化提供参考意见。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究的目的与意义
• 1.2 相关研究在国内外的发展现状
• 1.2.1 便携式风力灭火机具在国内的产生与发展
• 1.2.2 国外便携式风力灭火机具的研究
• 1.2.3 对旋式轴流风机的发展
• 1.2.4 风机叶片的研究现状
• 1.3 便携式风力灭火机的技术指标
• 1.4 本研究课题的来源与论文的主要工作
• 1.5 本章小结
• 2 对旋式轴流风力灭火机气动性能的理论分析与设计
• 2.1 对旋式轴流风机气动性能主要关系式的建立
• 2.1.1 基本假设与参数的引入
• 2.1.2 轴流式风机内部流场流动基本方程的建立
• 2.1.3 叶轮叶片翼型的阻力与升力分析
• 2.1.4 气流入流角与出流角的关系分析
• 2.2 对旋式轴流风力灭火机的气动设计
• 2.2.1 对旋式轴流风机叶轮的速度三角形分析
• 2.2.2 对旋式轴流风机叶轮叶片的气动设计思路与原则
• 2.2.3 对旋式轴流风机叶轮的预备设计计算
• 2.2.4 对旋式轴流风机叶轮的正式设计计算
• 2.3 本章小结
• 3 对旋式轴流风力灭火机主要零部件的选型与造型设计
• 3.1 小型二冲程汽油机的选型
• 3.2 对旋式轴流风力灭火机叶轮造型
• 3.3 传动齿轮箱的设计
• 3.4 对旋式轴流风力灭火机的装配
• 3.5 本章小结
• 4 对旋式轴流风力灭火机气动性能的数值分析研究
• 4.1 数值分析的计算流体动力学基础
• 4.1.1 CFD计算概述
• 4.1.2 CFD计算的步骤和内容
• 4.1.3 CFD基本守恒定律的控制方程
• 4.1.4 湍流模型
• 4.2 风机流场的数值计算方法
• 4.2.1 对控制方程及湍流模型的离散化
• 4.2.2 风机流场数值计算中的SIMPLE算法
• 4.3 对旋式轴流风力灭火机内部三维流场的建模
• 4.3.1 风机内部流场网格的划分
• 4.3.2 对旋式轴流风力灭火机内部流场分析
• 4.4 本章小结
• 5 结论与展望
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 硕士在读期间取得的学术成果
• 致谢