離心風機廣泛應(yīng)用于冶金、化工、鋼鐵、水泥等重工業(yè)。第二種改進方案的基本思想是在風機外殼不變的情況下，增加風機葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑。其結(jié)構(gòu)特點是整體結(jié)構(gòu)緊湊，葉輪寬徑比小，內(nèi)、外徑比小，長、短葉片分布均勻，壓力系數(shù)高，流量系數(shù)小，因此常用于高壓、小流量場合。針對風機效率低、加工工藝復雜等缺點，提出了一種改進的風機效率設(shè)計方案，并采用CFD數(shù)值計算方法進行了分析驗證。

本文對風機進行改進和設(shè)計的主要思路是利用N-S方程和SSTK-U湍流模型計算斜槽風機樣機的流量。數(shù)值計算結(jié)果與原始測量數(shù)據(jù)吻合較好，證明了該計算模型和數(shù)值計算方法的可行性。通過對離心風機不同截面的等值線和流線的觀測，分析了葉輪通道內(nèi)流動損失的原因。通過控制葉片吸力面邊界層的分離，降低了風機的內(nèi)部流動損失。在結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成過程中，邊上節(jié)點的數(shù)目發(fā)生變化，往往導致相應(yīng)的邊節(jié)點發(fā)生許多變化。針對風機內(nèi)部流動狀況，提出了三種不同的改進方案。在改進方案不能滿足性能要求的情況下，對風機進行了重新設(shè)計。為了使風機葉片通道內(nèi)的流動更加合理，根據(jù)葉輪通道截面面積逐漸變化的原理，建立了風機葉片型線形成的數(shù)學模型，并根據(jù)該數(shù)學模型完成了風機葉片型線的設(shè)計。風機葉片的設(shè)計采用“雙圓弧”成形方法，不僅簡化了風機的加工工藝，而且使風機的總壓力提高到5257pa，效率提高到68%。最后介紹了離心風機的瞬態(tài)計算方法，分析了瞬態(tài)計算中時間步長的選擇原則。采用瞬態(tài)數(shù)值方法對新設(shè)計的風機內(nèi)部流動進行了數(shù)值模擬。在瞬態(tài)計算結(jié)果穩(wěn)定后，離心風機采用FW-H模型計算了設(shè)計風機的氣動噪聲，遠場噪聲值為58dB。

風機作為各行各業(yè)的配套產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于地鐵通風、礦冶通風、樓宇換氣通風，空調(diào)設(shè)備等。在沒有合適、高效的風機或模型的情況下，可以根據(jù)離心風機相似原理制作模型，然后將模型試驗的結(jié)果轉(zhuǎn)換為機器的實際結(jié)果，完成風機的設(shè)計。然而，風機作為工業(yè)生產(chǎn)中主要的能源消耗設(shè)備及噪聲來源之一，其科技含量的提升和加工制造工藝的創(chuàng)新與優(yōu)化對節(jié)約資源和環(huán)境保護有著重要的意義。據(jù)統(tǒng)計，風機的電能消耗約占全國發(fā)電量的8～10%，因此提高風機的效率和運行效率是十分必要的。

離心風機廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水泥、化工等特種行業(yè)。其結(jié)構(gòu)特點是葉輪的寬徑比小、內(nèi)外徑比小、由長短葉片間隔且均勻分布，性能特點是壓力系數(shù)高、流量系數(shù)小，因此通常應(yīng)用于高壓小流量的場合，但由于葉輪葉道較長，導致其內(nèi)部流動損失較大，通常效率較低。為了減少離心風機蝸舌與葉輪間隙過大造成的流量損失，第三種改進方案適當減小了蝸舌與葉輪間隙。并且由于其葉片結(jié)構(gòu)復雜，加工困難，加工成本較高，經(jīng)濟效益差，所以很多風機企業(yè)放棄了批量生產(chǎn)的計劃，甚至不生產(chǎn)，造成了市場貨源短缺，因此進一步的研究如何提高離心風機效率，改善其加工工藝具有十分重要的意義。針對離心風機機存在的以上問題，提出了“XQ斜槽式離心風機流場關(guān)鍵部件改進設(shè)計研究”的課題。本課題與某風機企業(yè)合作，對此型號風機結(jié)構(gòu)進行改進設(shè)計，提高其性能。該課題的成功進行不僅會提高風機的效率，降低能源消耗，還會將風機的科學設(shè)計理念帶入企業(yè)，改善現(xiàn)在中、小、微風機企業(yè)粗放型生產(chǎn)的現(xiàn)狀。

一臺帶有循環(huán)通道和擴散器的后向離心風機的噪聲值。利用FW-H噪聲計算模型和實驗方法，得到了風機葉片和擴壓器表面的表面力脈動和垂直速度。得到了噪聲計算所需的數(shù)據(jù)，成功有效地完成了風機噪聲預(yù)測任務(wù)。離心風機在瞬態(tài)流場穩(wěn)定后，用ffowcs-williams-hawkings方程計算設(shè)計風機的氣動噪聲，該方程主要描述了流場與動壁相互作用產(chǎn)生的氣動噪聲。離心風機應(yīng)用廣泛，但由于其葉片結(jié)構(gòu)復雜、葉道較長導致其內(nèi)部流動損失較大，效率較低。在聲學模擬理論的基礎(chǔ)上，得到了運動固體邊界與流體相互作用產(chǎn)生的噪聲。方程右邊的三個項分別代表流體。流體邊界處的位移噪聲、波動噪聲和體積噪聲分別屬于單極源、偶極源和四極源。本文計算的流體是不可壓縮的，單極和四極的源項可以忽略不計。離心風機噪聲的計算和結(jié)果分析表明，在設(shè)計風機出口外的計算區(qū)，有1100Hz的聲壓峰值，聲壓值為58dB。噪聲觀測點在距葉輪旋轉(zhuǎn)中心2米4米處產(chǎn)生。風機噪聲值的計算表明，1100Hz時有一個聲壓峰值。在遠場噪聲計算中，隨著受流點到葉輪中心距離的增加，風機噪聲值呈下降趨勢。