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本文运用有限元方法研究分析了轴流式叶栅流场的流动状况,并对定毂比条件下仅通过改变叶栅的结构参数就可以改变风机的高效区位置进行了论证;另外应用先进的模态分析试验手段和计算机模拟技术,对轴流通风机动叶片的振动特性进行了研究,分析了激振频率产生的根源及其噪声源的特性。 本文首先对高效区的分布特性进行了分析,论证了定毂比条件下仅通过改变叶栅的结构参数就可以改变风机高效区位置的可行性;然后在两类相对流面理论的基础上,采用变分原理,运用八节点等参数单元对S1和S2流面进行了有限元计算;最后从建立动叶片固有频率求解的微分方程入手对动叶片的振动特性作了详尽的分析,并对激振力对振动的影响以及动叶片的振动控制方法作了比较深入的探讨。实践上对动叶片进行模态分析实验,研究动叶片的结构动力特性。通过采用激振电机单点激励的方法,将激励对振动的影响作了定性分析,对动叶片振动理论研究的结论进行了验证,并根据叶栅三元流场的计算结果设计了新型叶片。在以上基础上,对振动控制方法进行了总结,对轴流风机的安全节能技术提出了自己的观点:通过对叶型和叶栅参数进行对口设计,来改变通风机高效区的位置,使其与通风网路相匹配;通过改变动叶片的结构尺寸降低动叶片对激振力的振动响应,即通过改变动叶片的固有频率,使之与激振频率错开达到减振降噪的目的,并将这一结论(观点)在实际工程中进行了应用。 结果表明,实验和理论是吻合的。“矿用主通风机安全与节能技术研究”为风机节能技术改造提供了一种新途径,并且从根本上弄清了结构产生振动的根源,从而有针对性地对振动和噪声进行控制。应用和推广该技术将带来较大的经济效益和社会效益。