以引風(fēng)機為研究對象，利用NUMECA 軟件對其葉片進(jìn)行開縫數(shù)值模擬，結(jié)果表明，開縫對風(fēng)機內(nèi)部流場有一定優(yōu)化作用，并依據(jù)葉輪流場和風(fēng)機性能的改善情況，確定了較優(yōu)的開縫角度和開縫位置，在較優(yōu)開縫方案下，流體在流道出口的速度比較均勻一致，且風(fēng)機全壓提高4.25%，效率提高1.49%。采用數(shù)值計算與響應(yīng)面法相結(jié)合的手段對蝸殼的三個主要幾何參數(shù)(蝸殼出口的擴(kuò)張角、葉輪的露出長度、蝸舌間隙)進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果表明通過優(yōu)化蝸舌間隙和葉輪的露出長度，不僅可以提高風(fēng)機的效率，還可以降低風(fēng)機的A聲級噪聲。

風(fēng)機屬于通用機械類。它們廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個部門。風(fēng)機是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的設(shè)備。風(fēng)機葉輪參數(shù)選擇葉輪是風(fēng)機的主要部件，葉片是將能量傳遞給流體的部件。據(jù)統(tǒng)計，風(fēng)機用電量約占全國總用電量的9%。目前，離心風(fēng)機在我國能源系統(tǒng)中占有很大的比重。因此，提高離心風(fēng)機的性能對于工礦企業(yè)節(jié)能增效具有重要意義。引風(fēng)機的節(jié)能方法主要是從運行調(diào)整和結(jié)構(gòu)改造兩個方面進(jìn)行的，對運行調(diào)節(jié)的研究非常廣泛；引風(fēng)機結(jié)構(gòu)改造主要包括換流器的安裝、動靜葉的改造等，目前對風(fēng)機葉片開槽技術(shù)的研究還不多見。而且工程應(yīng)用不廣泛。清華大學(xué)等人通過對長、短葉片的開槽，使離心風(fēng)機的性能曲線變平，高效區(qū)變寬，使非設(shè)計性能更好。對葉片弦縫進(jìn)行了研究，改善了葉柵周圍的壓力分布，降低了總壓損失15.8%。研究了吸入點和回流點的位置，即狹縫的位置，并提出了良好的建議。楊科等人對航空工業(yè)風(fēng)力機的開槽問題進(jìn)行了研究。模擬了不同攻角下的上、下風(fēng)面開槽和自下而上的開槽。分析了不同工況下的流場和流線分布。結(jié)果表明，開槽對改善風(fēng)力機靜失速特性非常有益。

通過數(shù)值計算方法，觀察離心風(fēng)機蝸殼內(nèi)部的流動情況，通過收縮蝸殼180°~360°之間的型線，改進(jìn)后的離心風(fēng)機出口靜壓，出口全壓和風(fēng)機效率都有所提高。

Beena D. Baloni等采用實驗方法，對具有相同葉輪，引風(fēng)機蝸殼采用等環(huán)量法與等平均速度法成型的離心風(fēng)機內(nèi)部流動特性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明采用等平均速度法成型的蝸殼內(nèi)部氣流的速度梯度與壓力梯度都小于采用等環(huán)量法成型的蝸殼，內(nèi)部流動情況更優(yōu)。結(jié)果表明，采用數(shù)值計算方法可以簡單、準(zhǔn)確地得到給定子午線分布的葉輪子午線輪廓。

引風(fēng)機應(yīng)用廣泛，但由于其葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜、葉道較長導(dǎo)致其內(nèi)部流動損失較大，效率較低。當(dāng)引風(fēng)機流量小于設(shè)計流量時，經(jīng)向速度mc1減小，入口相對速度與圓周切線方向的夾角小于葉片進(jìn)口角1aβ，迎角為正。復(fù)雜的葉片結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其加工工藝復(fù)雜，在批量生產(chǎn)時葉片模具制造的成本較大，一般企業(yè)都只單件生產(chǎn)甚至不生產(chǎn)，導(dǎo)致產(chǎn)品的供不應(yīng)求。因此本文采用數(shù)值計算得方法，找到引風(fēng)機內(nèi)部流動損失的根源，改善風(fēng)機內(nèi)部的流動特性，提高風(fēng)機的綜合性能。

根據(jù)以上分析，本文對斜槽式離心風(fēng)機進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計，從改善風(fēng)機內(nèi)部流動特性出發(fā)，首先在原型機的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，而后根據(jù)風(fēng)機的現(xiàn)代設(shè)計方法，以合作單位的性能指標(biāo)為設(shè)計條件，完成風(fēng)機的設(shè)計工作，具體的內(nèi)容如下：

本文通過查閱大量離心風(fēng)機優(yōu)化設(shè)計的文獻(xiàn)，深入理解了風(fēng)機的不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對風(fēng)機內(nèi)部流動特性的影響，并采用數(shù)值計算方法

(CFD)對風(fēng)機原型機進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過觀察風(fēng)機不同截面處的等值線圖和流線圖，對風(fēng)機的內(nèi)部流動特性進(jìn)行了分析，為離心風(fēng)機的改進(jìn)提供思路。目前，只有一些簡單的流動機理可以研究，如室內(nèi)空氣流動、靜水中的氣泡上升、顆粒與筒體在流動過程中的碰撞磨損等。以提高引風(fēng)機的效率和增大其全壓為改進(jìn)目標(biāo)，對風(fēng)機的短葉片長度、增大風(fēng)機葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑和改變風(fēng)機蝸殼蝸舌與葉輪的間隙，對風(fēng)機性能的影響進(jìn)行了研究。

引風(fēng)機原型機的短葉片是在長葉片的基礎(chǔ)上在直徑為320mm的圓弧方位截斷，改善計劃一的短葉片長度進(jìn)行了多種長度的挑選，并經(jīng)過數(shù)值計算得到醉優(yōu)的短葉片長度是在長葉片的基礎(chǔ)上在直徑為259mm的圓弧方位打斷。引風(fēng)機其他部分的網(wǎng)格生成是通過先劃分區(qū)域，然后手動劃分網(wǎng)格來完成的。改善完成后按照引風(fēng)機原型機的數(shù)值計算方法，對改善后的風(fēng)機進(jìn)行數(shù)值計算，能夠看出通過向內(nèi)延伸斜槽式離心風(fēng)機的短葉片，將風(fēng)機的所需扭矩由4.53N.m降低為4.33N.m，使風(fēng)機的功率進(jìn)步了2.3%。能夠看出在延伸短葉片后，改善計劃一的風(fēng)機短葉片吸力面的兩個旋渦消失，葉片鄰近的別離區(qū)顯著的減小，但改善計劃一的長葉片吸力面依然存在較大的別離區(qū)，因此風(fēng)機的全體功率進(jìn)步并不太顯著。

增大引風(fēng)機葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑改善計劃一使斜槽式離心風(fēng)機的功率進(jìn)步2.3%，但風(fēng)機的全壓值根本堅持不變，這樣的改善計劃并不能滿足對風(fēng)機全壓值5000Pa的要求。2dQ時功率也有所進(jìn)步，但在大流量工況下功率依然只有較低的47%。因此本文依據(jù)風(fēng)機規(guī)劃的相似原理，即在風(fēng)機滿足類似條件的情況下，風(fēng)機的全壓值與風(fēng)機的轉(zhuǎn)速的平方和全壓的平方呈正比，依據(jù)風(fēng)機的類似規(guī)劃原理，在滿足類似規(guī)劃條件下，相應(yīng)的增大風(fēng)機葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑，能夠有用的進(jìn)步風(fēng)機的全壓值。