在引風(fēng)機(jī)樣機(jī)的基礎(chǔ)上，只增加了風(fēng)機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑。因此，改進(jìn)后的風(fēng)扇與樣機(jī)的幾何相似性不滿足風(fēng)扇相似性原理的條件。因此，通過改進(jìn)后的數(shù)值計(jì)算分析了改進(jìn)效果。第二種改進(jìn)方案的基本思想是在風(fēng)機(jī)外殼不變的情況下，增加風(fēng)機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑。風(fēng)機(jī)葉輪的具體改進(jìn)方法在保持葉片出口安裝角度不變的前提下，風(fēng)機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑分別由480 mm增加到490 mm和500 mm。斜槽離心風(fēng)機(jī)偏離設(shè)計(jì)工況時(shí)，小流量工況下效率急劇下降，大流量工況下效率變化緩慢，但效率僅為47%。通過對(duì)改進(jìn)后的引風(fēng)機(jī)的數(shù)值計(jì)算，在第二種改進(jìn)方案中通過增加葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑來提高風(fēng)機(jī)的總壓。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)直徑增加到490m時(shí)，改進(jìn)后的風(fēng)機(jī)總壓力增加到4765pa，相應(yīng)的風(fēng)機(jī)運(yùn)行力矩增加到4.65n.m，風(fēng)機(jī)效率基本不變。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)直徑增加到500m時(shí)，風(fēng)機(jī)總壓力增加到4835pa，但風(fēng)機(jī)扭矩相應(yīng)增大，風(fēng)機(jī)效率降低。引風(fēng)機(jī)樣機(jī)蝸舌流線圖表明，當(dāng)氣體流經(jīng)樣機(jī)蝸舌位置時(shí)，大量氣體通過蝸舌與葉輪之間的間隙T流回蝸殼，流量損失較大。

為了減少引風(fēng)機(jī)蝸舌與葉輪間隙過大造成的流量損失，第三種改進(jìn)方案適當(dāng)減小了蝸舌與葉輪間隙。但蝸殼舌與葉輪間隙過大，會(huì)增加風(fēng)機(jī)的噪聲值，降低風(fēng)機(jī)的性能。在前向離心風(fēng)機(jī)中，蝸殼舌與葉輪之間的間隙通常為葉輪旋轉(zhuǎn)直徑的0.07-0.15倍。原型引風(fēng)機(jī)蝸殼舌與葉輪間隙為葉輪旋轉(zhuǎn)直徑的0.11倍。采用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)斜槽離心風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了分析，并根據(jù)內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)和設(shè)計(jì)工作。在第三種方案中，蝸殼舌和葉輪之間的間隙分別減小到葉輪旋轉(zhuǎn)直徑的0.07倍和0.09倍。當(dāng)蝸殼舌部間隙為葉輪間隙的0.09倍時(shí)，效果較好?？梢钥闯?，通過減小引風(fēng)機(jī)蝸殼舌片間隙，蝸殼舌片附近的低壓渦在設(shè)計(jì)流量條件下消失，同時(shí)蝸殼內(nèi)部氣體再次減少。在設(shè)計(jì)流量條件下，通過改變蝸舌與葉輪之間的間隙，可以有效地提高風(fēng)機(jī)的總壓，降低風(fēng)機(jī)所需的扭矩，提高風(fēng)機(jī)效率2.1%。

（1）本文詳細(xì)介紹了引風(fēng)機(jī)的數(shù)值計(jì)算過程，包括模型建立、網(wǎng)格化（預(yù)處理）、導(dǎo)入求解計(jì)算、后處理等。采用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)斜槽風(fēng)機(jī)的不同流動(dòng)條件進(jìn)行了計(jì)算。得到了由SSTK-U湍流模型計(jì)算的總壓、效率和實(shí)驗(yàn)值的誤差值。大型離心風(fēng)機(jī)性能預(yù)測(cè)方法，采用LSSVM算法和引風(fēng)機(jī)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)建立性能預(yù)測(cè)模型，引風(fēng)機(jī)采用LHS方法保證建模數(shù)據(jù)在建模區(qū)間內(nèi)均勻分布，提高模型的通用性?？倝汉托实妮^大誤差分別為4%和7%。驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）通過觀察風(fēng)機(jī)不同截面上的總壓和速度等值線，可以得出離心風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律：由于葉輪的旋轉(zhuǎn)，在葉輪入口產(chǎn)生較大的負(fù)壓值，使空氣從集塵器進(jìn)入葉輪。在葉輪中，由于葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)和葉片對(duì)氣體的作用，葉輪內(nèi)部沿徑向由內(nèi)向外移動(dòng)，總壓值逐漸增大。將原型風(fēng)機(jī)的計(jì)算結(jié)果與原始測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，詳細(xì)分析了SSTK-U湍流模型計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，即離心風(fēng)機(jī)的數(shù)值計(jì)算。較大總壓力位于葉輪出口外緣和葉片壓力面。由于葉片壓力面速度較大，吸力面速度較小，形成了尾流結(jié)構(gòu)。

引風(fēng)機(jī)基于LSSVM算法建立了礦井離心風(fēng)機(jī)性能預(yù)測(cè)模型。采用LHS方法對(duì)礦用離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集，進(jìn)一步降低了建模成本，提高了建模精度。通過實(shí)例驗(yàn)證了該方法的有效性。然而，在實(shí)際生產(chǎn)中也有許多類似的離心風(fēng)機(jī)。盡管它們的大小、結(jié)構(gòu)和速度不同，但它們遵循相似的機(jī)制。因此，如何利用現(xiàn)有的相似離心風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)建立現(xiàn)有的離心風(fēng)機(jī)模型成為下一個(gè)研究方向。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)滿足風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)要求，可以繼續(xù)后續(xù)的設(shè)計(jì)工作。根據(jù)天蝎科魚類的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和渦流特性，設(shè)計(jì)了一種引風(fēng)機(jī)葉片，用于模擬魚類的彎曲姿態(tài)。引風(fēng)機(jī)采用數(shù)值模擬的方法，研究了傳統(tǒng)的單圓弧原型葉片和魚狀葉片對(duì)多翼離心風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能和噪聲的影響。通過可視化分析，發(fā)現(xiàn)在魚狀葉片的過流過程中，渦流強(qiáng)度明顯小于原型風(fēng)機(jī)，流場(chǎng)分布更加均勻。魚狀葉片的使用有效地減小了風(fēng)機(jī)蝸殼舌處的壓力波動(dòng)，削弱了葉片與蝸殼舌間的非定常相互作用。風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲計(jì)算分析結(jié)果表明，單弧原型葉片的風(fēng)機(jī)噪聲頻率分布在中低頻段，引風(fēng)機(jī)魚形葉片的風(fēng)機(jī)噪聲頻率主要分布在中頻段，說明引風(fēng)機(jī)噪聲頻率分布規(guī)律和噪聲特性兩個(gè)風(fēng)扇的啟動(dòng)路徑不同。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明，魚狀葉片多葉離心風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能有了明顯的改善，風(fēng)量增加了12.5%，效率提高了5.65%，測(cè)點(diǎn)平均噪聲降低了2.78db。