CRH380A高速动车组变压器冷却风机的设计和关键技术问题研究

摘要

近几年，高速动车组上冷却风机大多采用进口件，虽然进口风机在性能方面可以满足冷却要求，但存在风机成本相对较高、备品备件采购周期长、维修不方便、售后服务跟不上等问题，自主研发CRH380A高速动车组变压器冷却风机并使其国产化势在必行。
　　为解决该类风机要求的振动小、噪音低、结构紧凑、重量轻、风机防护要求严格等关键问题，本文运用传统理论计算对风机进行选型、气动计算分析，同时采用ANSYS-CFX对建立的风机数值模型进行仿真模拟计算。文中重点阐述了风机总体结构设计和关键技术问题研究过程。此外还运用ANSYS软件对风机叶轮、风机风筒强度及风机模态进行了分析，最后通过风机型式试验对风机各项性能指标进行验证。
　　研究结果表明，CHR380A高速动车组变压器冷却风机的设计与研究基本解决了目前该类风机存在的关键技术问题。该风机采用了双叶轮技术，叶轮均采用先进的机翼叶型，并对叶轮叶片、导叶进行了精心布置，以使风机静压在1100Pa时，流量达171 m3/min，风机振动速度小于2.8 mm/s、噪音低于94dB(A)，风机防护效果好、维修方便，满足了动车组运行速度更快，动车组变压器的容量更大、散热要求更高的技术要求。

目录

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插图索引

附表索引

第1章 概述

1.1 引言

1.2 高速动车组应用和发展现状

1.3 国内外发展趋势

1.4 现存在的关键技术问题

1.5 开展本项目研究的意义和前景

第2章 CRH 380A动车组风机选型及气动计算分析

2.1 引言

2.2 风机技术参数

2.3 风机选型计算

2.3.1 风机性能指标分析

2.3.2 风机选型

2.4 风机气动性能计算

2.5 风机CFD气动仿真分析

2.5.1 几何模型的建立

2.5.2 网格划分

2.5.3 参数与边界条件的定义

2.5.4 CFD仿真结果分析

第3章 风机结构总体设计

3.1 引言

3.2 风机运行原理

3.3 风机总体结构简述

3.4 风机主要部件设计

3.4.1 进气罩

3.4.2 主风筒

3.4.3 叶轮

3.4.4 接线盒

第4章 风机强度分析

4.1 引言

4.2 叶轮一的强度分析

4.2.1 结构分析

4.2.2 有限元模型的建立

4.2.3 网格划分

4.2.4 边界条件的定义

4.2.5 求解结果

4.2.6 数值模拟结果分析

4.3 叶轮二的强度分析

4.3.1 结构分析

4.3.2 有限元模型的建立

4.3.3 网格划分

4.3.4 数值模拟分析

4.3.5 载荷及约束条件的确定

4.3.6 求解结果

4.3.7 结果分析与评价

4.4 主风筒的强度分析

4.4.1 结构分析

4.4.2 边界条件的定义

4.4.3 计算结果分析

4.5 风机模态分析

第5章 风机样机试验及结果分析

5.1 风机试验设计

5.2 试验方法及要求

5.3 试验结果分析

5.4 风机样机特性分析

结论与展望

参考文献

致 谢

附录A 攻读硕士学位期间主要的研究成果