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基本信息

作品名称:
动车组发动机用冷却风扇设计
大类:
科技发明制作A类
小类:
机械与控制
简介:

动车组发动机对冷却通风机的要求越来越高,目前同类型风机主要依赖进口,因此尽快提高此类风机的自主设计能力,实现国产化意义重大。本发明采用传统一维热力设计和三维数值模拟相结合的方法,对和谐号某系列动车组发动机用离心冷却通风机进行了气动设计、三维实体建模,并利用NUMECA软件对叶轮内部流场进行数值模拟,比选、确定最优方案。完成制造样机及气动性能试验验证。目前已经替代进口风机,装车投入运行。

详细介绍:

随着我国铁路电气化线路建设的发展及列车运行速度的提高,动车组逐步成为我国的主要牵引动力和运输工具。动车组是一种动力分散技术,运行时不仅靠机车带动,车厢本身也具有动力,可以达到高速的效果。由于动车组具有安全性能好、运量大、往返不需掉转车头、污染小、节能、自带动力等优点,受到国内外市场的青睐。
动车组发动机用冷却通风机是动车组中的重要部件,一般每台动车组配有四台牵引式离心冷却通风机和两台复合式轴流冷却通风机。动车组冷却风机要求其风量大、压头高、重量轻、噪音低、受车厢结构形状、进出口管道及运营状况的影响,占用空间小。以上要求限定了动车组的冷却风机是单级、大流量、高压比等,这一系列的设计困难使得目前动车组冷却风机主要都依懒进口,解决这一问题,实现动车组冷却风机的国产化设计意义重大。
在动车组冷却通风机国产化的设计过程中,由于设计要求苛刻,且离心通风机的内部流场十分复杂,这更增大了通风机的设计难度。目前冷却通风机在运行中都不同程度地存在低效运行、可靠性差和噪声大的问题,为了保证设计通风机的安全性与经济性,必须对其内部流动机理、流动结构和能量损失机理进行深入的研究。
以往研究通风机内部流场的方法大多是依靠经验与试验,近年来,随着计算流体力学的飞速发展,数值模拟技术在很多领域都得以广泛应用。本发明采用传统一维热力设计和三维数值模拟相结合的方法,对和谐号某系列动车组发动机用离心冷却通风机叶轮进行了气动设计,在获得的相关结构尺寸基础上完成三维实体建模,并利用NUMECA软件对叶轮内部流场进行三维数值模拟,比选、确定最优叶轮内部压力速度分布方案。完成制造样机及气动性能试验验证。和同类型进口风机相比,在外形尺寸不变、转速降低25.5%的条件下,全压提高11.8%,成功实现此类通风机的国产化。
国产化自主设计研究的 “和谐号”动车组3C系列机车牵引电机冷却用新型通风机已通过国家“机械工业风机产品质量监督检测中心”的性能检验,性能完全满足设计需求,并得到了国内外厂商的严格审查和认可。
目前,本自主设计的新型高全压大流量斜轮盘前向多翼叶轮离心冷却通风机已经替代进口通风机,装车投入运行。

获奖情况:

第十二届“挑战杯”作品 二等奖
1.国产化自主设计研究的 “和谐号”动车组3C系列机车牵引电机冷却用新型通风机已通过国家“机械工业风机产品质量监督检测中心”的性能检验,性能完全满足设计需求,并得到了国内外厂商的严格审查和认可,现已替代原进口风机批量生产并装车投入使用。
2.本作品获辽宁省第十届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛特等奖。

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