1. 研究目的与意义（文献综述）

铁路是国民经济的交通大动脉，轨道交通装备是铁路和城市轨道交通运输所需各类装备的总称，主要涵盖了列车车辆、工程及养路机械、通信信号、牵引供电、安全保障、运营管理等各种机电设备。轨道交通运输列车轻量化对节约能源、减少铁路损害、减少动力消耗和减轻制动系统的负荷具有重大意义。风机系统是保障轨道交通列车安全运行的重要核心部件之一，而叶轮是风机的关键部件,其质量优劣,决定着整机的质量。对于轨道交通中采用的风机系统多使用轴流风机，当叶轮旋转时，气体从进风口轴向进入叶轮，收到叶轮上叶片的推挤而使气体的能量升高，然后流入导叶，导叶将偏转气流变为轴向流动，同时将气体导入扩压管，进一步将气体动能转换为压力能，最后引入工作管路。

目前应用轨道交通列车的风机系统主要包括牵引电机冷却作用的牵引风机、变压器风机、主冷风机、自动刹车电阻负载冷却风机和逆变器风机。这些风机叶轮多采用金属材料，这些材料密度大，效率低，成本高、份量重、耐腐蚀性差,遇粉体颗粒碰冲易发生瓦斯爆炸等现象，与传统的金属叶轮相比，复合材料叶轮具有低振动，低噪音，轻质高效，抗疲劳、热膨胀系数小、耐腐蚀、易维修等优点。但是为了在提高车速时减小运行的阻力，车体的横截面积尽可能越小越好，车载重量尽可能轻，且可靠性要求高，这一系列的要求使得轨道交通列车风机要求尺寸小、重量轻、结构紧凑，且具有抗冲击和振动的能力，因此要对轴流风机所要设计使用的碳纤维叶片风机进行轻量化结构设计与分析。

国内外的研究现状分析：

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：

1） 调研收集分析有关资料，了解轨道交通通风系统中轴流风机叶轮的工作原理，并结合市场需求，对轴流风机特性需求进行整理；

3. 研究计划与安排

第1-4周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需知识。确定方案，完成开题报告以及英文翻译；

第5-6周：完成碳纤维轴流风机叶轮结构方面以及碳纤维结构总体方案设计；

第6-8周：完成碳纤维轴流风机叶轮轻量化设计及有限元模型的详细方案，并使用cad软件对其进行建模；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]sarraf c, nouri h, ravelet f, bakir f.experimental study of blade thickness effects on the overall and localperformances of a controlled vortex designed axial-flow fan. [j]experimental thermal and fluid science. 2011;35(4):684-93.

[2]wang j, olortegui-yume j, müller n. strength and dynamic characteristicsanalyses of wound composite axial impeller. [j]central european journal of engineering. 2012;2(1):104-12.

[3]wilkinson mb, van der spuy, sybrand j, von backstrouml;m tw. performance testing ofan axial flow fan designed for air-cooled heat exchanger applications. [j] journal of engineering for gas turbines and power.2019;141(5):51007.