某型城际动车组牵引变压器冷却单元用离心风机优化设计

is increased by 8.54% and the noise is reduced by 4.47 dB (A) by selecting appropriate geometric parameters, which provides reference for the optimization
文献标志码：A
文章编号：1009－9492 ( 2020 ) 06－0118－04
Optimal Design of Centrifugal Fan for Traction Transformer Cooling Unit of
an Inter-city EMU
WANG Benyi
（CRRC Dalian Institute Co., Ltd., Dalian, Liaoning 116021, China）
method was used to reduce the noise of centrifugal fan by improving efficiency, parametric modeling was carried out for the original fan, and the aerodynamic
response surface method was used to obtain the number of impeller blades, inlet angle and outlet angle with the best performance. The static pressure efficiency
该型离心风机为无蜗壳后向离心风机，由集流器、离心
变压器冷却单元在运行过程中噪声大的问题，本文从提高
叶轮、电机和安装板等组成，风机结构如图 1 所示。叶轮是离
风机效率降低声源噪声的角度，对无蜗壳离心风机进行了
优化设计。
国内外学者对离心风机的优化设计和降噪进行了广泛的
研究，通过耦合多种优化算法，兼顾多个优化目标，实现风
performance was obtained under the geometric parameters of the original fan by using the method of numerical simulation. On this base, according to the cooling
心风机的主要部件，该风机采用了 9 个均布的后向单圆弧板型
叶片离心叶轮，离心叶轮由前盘、叶片、后盘和轴盘组成，
叶轮结构示意图如图 2 所示，原始叶轮参数如表 1 所示。
机性能的优化。Bonaiuti[1] 通过耦合响应面法及流场分析技术
建立了离心叶轮多目标、多点优化设计方法，通过控制叶片
形状，提高风机效率。刘小民[2]采用遗传算法和三维流动数值
Abstract: The optimal design process of centrifugal fan for traction transformer cooling unit of an inter-city EMU was introduced. CFX numerical simulation
机第 49 卷Fra bibliotek第 06 期
电 工 程
技 术
Vol.49 No.06
MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING TECHNOLOGY
DOI: 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2020. 06. 047
王本义. 某型城际动车组牵引变压器冷却单元用离心风机优化设计 ［J］ . 机电工程技术，2020，49 （06）：118-121.
模拟技术对离心叶轮进行了多目标自动优化设计。李瑜[3]从降
噪角度分析 CRH 系列动车组冷却装置风机的设计，通过统计
多款动车组风机静压效率和噪声，发现高效区域风机噪声最
低。本文在参考以上研究的基础上，采用响应面法、实验设
计技术和三维流场仿真技术，对无蜗壳离心风机的叶片数
图1
量、叶片形状进行了优化，使叶轮内部流场达到最佳状态，
design of centrifugal fan.
Key words: centrifugal fan; numerical simulation; response surface method; optimal design
0 引言
城际动车组是为城际铁路而研制的新型轨道交通运输车
提升风机的静压效率，使风机工作在高效区域，从主动降噪
unit ventilation system performance matching, the impeller diameter was redetermined and the initial calculation parameters of the fan were selected. The
的角度有效降低风机噪声。本文研究为今后无蜗壳离心风机
辆，具有运能大、乘坐方便、安全可靠和节能环保等诸多优
的优化设计和降噪提供了一种新思路。
点，近年来得到广泛应用。因城际动车组运行于城市之间，
1 风机参数及改进要求
为减少车辆噪音对周边居民的影响，城际动车组对各主要部
1.1 离心风机结构组成及叶轮参数
件提出了严苛的噪音要求。为了解决某型城际动车组牵引
某型城际动车组牵引变压器冷却单元用离心风机优化设计*
王本义
（中车大连机车研究所有限公司， 辽宁大连
116021）
摘要：介绍了某型城际动车组牵引变压器冷却单元用离心风机优化设计过程，利用 CFX 数值仿真手段对离心通风机叶轮进行了提高效率的降噪优
化设计研究，对原风机进行参数化建模，利用数值仿真计算的方法得到了原始风机叶轮几何参数下的气动性能，在此基础上，根据冷却单元通风
系统性能匹配，重新确定叶轮直径、选取风机初始计算参数，并采用响应面法，得到最佳性能的叶轮叶片数量、进口角及出口角。通过选择合适
的几何参数，静压效率提升了 8.54%，噪声降低了 4.47 dB ( A )，为离心风机的优化设计提供参考。
关键词：离心风机；数值仿真；响应面法；优化设计
中图分类号：U270.38