在總結(jié)以往研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以離心風(fēng)機(jī)為研究對象，利用NUMECA軟件對不同的葉片開槽方案進(jìn)行了模擬，比較了不同方案下的風(fēng)機(jī)性能優(yōu)化，并結(jié)合分布確定了葉片開槽的較佳參數(shù)。葉輪內(nèi)部流場。本文對離心風(fēng)機(jī)原葉輪開槽前的內(nèi)部流場進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明，風(fēng)扇葉片通道的吸力面發(fā)生了邊界層分離，形成了一個較大的渦流區(qū)。短葉片為截短半徑的前葉片，其余部分與長葉片結(jié)構(gòu)相同，所有葉片出口安裝角度為140度。后半段通道內(nèi)，吸力面邊界層分離較為嚴(yán)重，高速氣流占整個通道寬度的65%左右。因此，可以通過在容易發(fā)生邊界層分離的葉片端部開一個小間隙來防止邊界層分離的產(chǎn)生和發(fā)展，從而使流經(jīng)該間隙的部分流體能夠吹走吸入面出口附近的流體。以往的研究表明，狹縫的大小對氣流有很大的影響，但在粉塵環(huán)境中，狹縫過?。íM縫寬度約為2 mm）可能會被堵塞而失去其功能，這限制了該技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用。因此，為了確保離心風(fēng)機(jī)不發(fā)生堵塞，開口處有足夠的間隙?？紤]到工程實(shí)踐中操作的方便性，用A的變化來表示縫的位置，用B的變化來控制縫角的大小。比較采用A/C（c為葉片弦長）與B/C的無量綱形式。在計(jì)算和優(yōu)化槽位和槽角時，采用了固定一個比例和調(diào)整另一個比例的方法。

當(dāng)離心風(fēng)機(jī)改進(jìn)后的方法不能達(dá)到預(yù)期效果時，采用現(xiàn)代風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)理論完成風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了風(fēng)機(jī)各部件結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇原則。葉片成形方法是基于葉輪流道橫截面積逐漸變化的原理。建立了風(fēng)機(jī)葉片型線成形的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)該數(shù)學(xué)模型，采用“雙圓弧”拼接法完成了葉片型線的繪制。離心風(fēng)機(jī)原型機(jī)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(jì)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(jì)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。建立風(fēng)機(jī)三維模型后，對網(wǎng)格進(jìn)行劃分，離心風(fēng)機(jī)采用N-S方程。結(jié)合SSTK-U湍流模型，對斜槽風(fēng)機(jī)的原型風(fēng)機(jī)、改進(jìn)風(fēng)機(jī)和設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行了流量計(jì)算。將原型風(fēng)機(jī)的計(jì)算結(jié)果與原始測量數(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。湍流模型的選擇提供了很好的參考。離心風(fēng)機(jī)的瞬態(tài)計(jì)算方法，分析了瞬態(tài)計(jì)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(jì)的風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動進(jìn)行了數(shù)值模擬。在瞬態(tài)計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定后，利用FW-H模型對設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的氣動噪聲進(jìn)行了計(jì)算。本文采用“風(fēng)機(jī)三維建模-斜槽風(fēng)機(jī)樣機(jī)數(shù)值計(jì)算-樣機(jī)內(nèi)部流動特性分析-風(fēng)機(jī)改進(jìn)的確定和設(shè)計(jì)方案-噪聲計(jì)算的瞬態(tài)法”的技術(shù)路線，完成了風(fēng)機(jī)的改進(jìn)和設(shè)計(jì)。斜槽風(fēng)機(jī)。

整機(jī)壓力云圖分布

通過Fluent 軟件對掘進(jìn)工作面離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行流場數(shù)值模擬，模擬得出在同流量下，加米字集流器和普通集流器離心風(fēng)機(jī)壓力云圖可以看出，風(fēng)機(jī)靜壓從進(jìn)口至出口逐漸增大，在蝸殼外達(dá)到較大。在蝸殼型線一維設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上，通過考慮氣體粘性因素的影響，對風(fēng)機(jī)原外殼進(jìn)行了改進(jìn)。加米字集流器風(fēng)機(jī)進(jìn)口靜壓明顯高于普通集流器離心風(fēng)機(jī)， 其較大靜壓達(dá)到2 510 Pa，普通集流器達(dá)到1 440 Pa；加米字風(fēng)機(jī)的全壓較大可達(dá)5 860 Pa，而普通集流器較大達(dá)到4 260 Pa。

離心風(fēng)機(jī)集流器的壓力用Tecplot 軟件對模擬結(jié)果進(jìn)行后處理，可以對離心風(fēng)機(jī)集流器的受壓進(jìn)行對比分析。加米字形集流器和普通圓弧形集流器內(nèi)部流場受壓分布所示， 離心風(fēng)機(jī)米字形集流器入口壓力為-8 000 Pa，到集流器出口達(dá)到-18 000 Pa，壓差10 000 Pa；普通圓弧形集流器入口壓力為-8 000 Pa，到集流器出口達(dá)到-16 000 Pa，壓差8 000 Pa，小于米字形集流器。然而，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模所需的數(shù)據(jù)量大，建模周期長，建模數(shù)據(jù)分布不優(yōu)化，可能導(dǎo)致建模數(shù)據(jù)過度集中，容易陷入局部較優(yōu)。同時也可以看出，加米字形集流器壓力梯度變化趨勢比普通圓弧形集流器平緩，對穩(wěn)定進(jìn)口氣流，保證氣流的均勻及穩(wěn)定有更明顯的作用。