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    •     电梯速度的提高,带来了一系列需要解决的技术问题。对于普通电梯,箱体的运行速度较低,因而所产生的气动阻力也相对较小,因此电梯的气动问题一向不被人重视,更没有人考虑气动力外形。近年来国外特别是日本的专家研究发现,在高速电梯运行时,气体在瞬时被急剧压缩,甚至会产生压力波[1]。同时箱体与井道之间的缝隙处的气体,由于流动面积的突然缩小,相对于箱体的流动速度便会突然增加,因此会产生很大的气动阻力,甚至在箱体上下游处可能会出现分离和旋涡,即所谓的隧逆气动效应,这将直接影响到箱体的气动阻力和气动噪音。除了增加载荷外,对电梯运行的安全性和乘客的舒适性也会产生影响[2]。
        本文结合某公司开发的电梯模型(www.dinbon.com)具体项目,利用计算流体力学软件Fluent针对运行速度为6m/s的高速电梯的气动特性进行数值模拟计算,找到高速电梯轿厢原型存在的主要气动缺陷;提出合理的轿厢外形优化方案,并对优化方案进行模拟分析和比较。
        2电梯模型气动特性分析
        2.1计算模型
        本课题针对某公司开发的电梯模型运行速度为6m/s,载重量1000kg的单井道高速电梯进行研究计算。电梯井道截面为2000mm×2100mm的矩形; 电梯模型轿厢截面为1600mm×1500mm的矩形,轿箱的高度为2350 mm; 电梯模型轿厢壁距离电梯井道前壁(电梯门方向)、左壁、右壁距离电梯井道两侧壁均为200mm,电梯模型轿厢壁距离电梯井道后壁距离为400mm。在实际工程中,高速电梯的轿厢外形及井道内的气流运动都是十分复杂的,完全按照实际情况进行建立计算模型将是十分困难的,同时也会使计算结果的代表性差。因此有必要对电梯的物理模型进行边界条件上的简化,以便计算过程更加简化,同时也使结果具有更广泛的代表性。
        为了达到以上目的,在本次模拟计算中,对物理模型的边界条件做了如下的简化和假设:
        (1)将整个运动过程假设为电梯模型井道和轿厢静止,气流从轿厢外以6m/s的速度流向轿厢。在实际运动中,电梯井道壁静止,轿厢相对井道运动,从而带动井道内的空气产生运动。这样假设会与实际运动状况有一定的差别,主要体现在井道壁与空气之间的相对运动速度变大了。但本课题现阶段研究内容为电梯轿厢外形的优化,空气相对井道间的运动速度变化对研究轿厢影响不大。
        (2)将电梯模型轿厢简化为规则的1600mm×1500mm×2350mm的封闭长方体。忽略钢缆、电梯轿厢顶部机械设备及轿厢内通风对电梯轿厢周围气流的影响。
        (3)忽略井道内空气的烟囱效应的影响。由于烟囱效应造成的空气流动速度相对高速电梯的运动速度来说很小,而且电梯的运动是双向的,即轿厢的运动方向与竖井内的空气由于烟囱效应造成的运动有一半时间是相同的,另一半时间是相反的。因此把烟囱效应造成的影响忽略是合理的。

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