以離心風(fēng)機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)全壓提高4.25%，效率提高1.49%。（1）對引風(fēng)機(jī)和脫硫增壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓和系統(tǒng)阻力進(jìn)行了試驗(yàn)。

風(fēng)機(jī)屬于通用機(jī)械類。它們廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個部門。風(fēng)機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計，風(fēng)機(jī)用電量約占全國總用電量的9%。目前，離心風(fēng)機(jī)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(jī)的性能對于工礦企業(yè)節(jié)能增效具有重要意義。離心風(fēng)機(jī)的節(jié)能方法主要是從運(yùn)行調(diào)整和結(jié)構(gòu)改造兩個方面進(jìn)行的，對運(yùn)行調(diào)節(jié)的研究非常廣泛；離心風(fēng)機(jī)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(jī)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(jī)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%。工作人員進(jìn)行了技術(shù)探討，確定了離心風(fēng)機(jī)、脫硫增壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓及系統(tǒng)抗延長性能。研究了吸入點(diǎn)和回流點(diǎn)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(jī)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(jī)靜失速特性非常有益。

通過對離心風(fēng)機(jī)不同方案的改進(jìn)，得出如下結(jié)論：向內(nèi)延長斜槽風(fēng)機(jī)葉輪的短葉片，可以有效地減小風(fēng)機(jī)所需的扭矩，提高風(fēng)機(jī)在設(shè)計條件下的效率；延長斜槽風(fēng)機(jī)葉輪的長葉片和短葉片，可以提高風(fēng)機(jī)的效率。外擴(kuò)可以明顯提高風(fēng)機(jī)的總壓，但隨著總壓的增大，風(fēng)機(jī)所需的扭矩也隨之增大。因此，風(fēng)扇的效率幾乎不變。減小斜槽離心風(fēng)機(jī)樣機(jī)蝸殼與葉輪的間隙，不僅可以提高風(fēng)機(jī)的總壓，而且可以降低風(fēng)機(jī)所需的扭矩，提高效率2.1%。通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究了離心風(fēng)機(jī)的流場，這是研究離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動的兩種主要方法。通過對離心風(fēng)機(jī)樣機(jī)內(nèi)部流動的分析，提出了三種不同的改進(jìn)方案，每種方案都提高了風(fēng)機(jī)的一定性能參數(shù)。

風(fēng)機(jī)短葉片向內(nèi)加長，提高風(fēng)機(jī)效率；風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)直徑增大，風(fēng)機(jī)總壓增大；蝸殼舌與風(fēng)機(jī)葉輪間隙適當(dāng)減小，風(fēng)機(jī)總壓和效率提高。證實(shí)了。但離心風(fēng)機(jī)仍采用復(fù)雜的曲面葉片結(jié)構(gòu)，這不會改善風(fēng)機(jī)加工工藝的復(fù)雜故障，每一個改進(jìn)方案都不能改善風(fēng)機(jī)葉片通道內(nèi)的流動特性，使風(fēng)機(jī)的總壓力值達(dá)到5000pa以上，且沖擊力較大。提高風(fēng)扇的效率。如果只重新設(shè)計風(fēng)機(jī)的葉輪結(jié)構(gòu)，必然會導(dǎo)致葉輪與風(fēng)機(jī)蝸殼結(jié)構(gòu)不匹配，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)性能急劇下降。因此，本文采用現(xiàn)代風(fēng)機(jī)設(shè)計理論，以全壓5000pa、轉(zhuǎn)速2900rmp、離心風(fēng)機(jī)的風(fēng)量1300hm/3為設(shè)計目標(biāo)，對風(fēng)機(jī)進(jìn)行了重新設(shè)計，以滿足合作公司的性能要求，提高風(fēng)機(jī)的整體性能。可以看出，在相同的條件下，通過風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與葉輪出口直徑的比值，可以得到風(fēng)機(jī)流量、靜壓、總壓和內(nèi)功率的比例關(guān)系。在設(shè)計中，主要介紹了風(fēng)機(jī)葉輪、蝸殼和集熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇方法，介紹了葉片結(jié)構(gòu)的選擇。

離心風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)原理及其裝置為了驗(yàn)證修正后數(shù)值計算模型的準(zhǔn)確度，對原風(fēng)機(jī)的不同工況氣動性能試驗(yàn)。將修正前后數(shù)值計算模型預(yù)測原型機(jī)性能結(jié)果與試驗(yàn)值作對比分析，由數(shù)據(jù)可知，采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε 模型預(yù)測的風(fēng)機(jī)性能曲線較試驗(yàn)值存在一定誤差，其較大誤差值達(dá)9.5%，修正的k-ε 模型，各流量工況下離心風(fēng)機(jī)出口靜壓計算值與試驗(yàn)值吻合，其性能曲線趨于重合，兩者誤差值明顯減小，且較大誤差降低至3%，充分驗(yàn)證了所采用的數(shù)值計算模型修正方法的可行性，同時為下文離心風(fēng)機(jī)性能的準(zhǔn)確度和可靠性預(yù)測提供支撐。設(shè)計原理分析原風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)壁型線采用的是傳統(tǒng)蝸殼型線設(shè)計方法，即不考慮壁面粘性摩擦的影響，氣流動量矩保持不變，運(yùn)用不等邊基圓法繪制的近似阿基米德螺旋線。輪盤沖突丟失離心風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)時，葉輪的前盤和后盤外外表與其周圍的氣體發(fā)生沖突。而實(shí)際流動過程中，氣體粘性作用常導(dǎo)致其速度在過流斷面上呈現(xiàn)的分布不均勻現(xiàn)象。

對于低速小型多翼離心風(fēng)機(jī)而言，由于氣體流道狹窄，受粘性作用的影響，風(fēng)機(jī)內(nèi)壁面邊界層分離加劇，經(jīng)過葉輪加速的氣體流速沿蝸殼徑向方向逐漸減小，而在離心風(fēng)機(jī)蝸殼出口處，由于同時受到蝸舌結(jié)構(gòu)和蝸殼壁面的影響，其流速為管道流速度分布，受粘性作用的影響，蝸殼內(nèi)流體于整個流道空間內(nèi)呈現(xiàn)速度分布不均勻的現(xiàn)象，因此在實(shí)際流動過程中，流體動量矩并不是不變的，而是隨流動的進(jìn)行不斷減小，故基于動量矩守恒定律設(shè)計的傳統(tǒng)蝸殼型線存在動量修正的必要。改型設(shè)計方法由于氣體粘性力無法通過簡單的公式運(yùn)算獲得，且其大小受氣體速度的影響，因此本文采用一種簡單化的求解方法，即基于傳統(tǒng)不等邊基圓法，離心風(fēng)機(jī)運(yùn)用改進(jìn)后的k-ε 模型對原風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬，設(shè)置如圖8 所示的4 個監(jiān)測截面，其方位角φ 分別為90°、180°、270°、360°。流量損失會降低離心風(fēng)機(jī)的實(shí)際壓力，泄漏損失會降低風(fēng)機(jī)的流量，葉輪損失和機(jī)械損失會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)附加功率的增加，從而降低風(fēng)機(jī)的效率。通過Fluent 后處理計算得出蝸殼壁面區(qū)域于以上4 個截面處所受粘性力大小Fν ，測量力矩中心至力原點(diǎn)距離R，由額定工況下風(fēng)機(jī)總質(zhì)量流量q 計算得單位質(zhì)量流體所受黏性力矩平均值m FR / q。