在總結(jié)以往研究經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，以鼓風機為研究對象，利用NUMECA軟件對不同的葉片開槽方案進行了模擬，比較了不同方案下的風機性能優(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。本文對鼓風機原葉輪開槽前的內(nèi)部流場進行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明，風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)。后半段通道內(nèi)，吸力面邊界層分離較為嚴重，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，狹縫過小（狹縫寬度約為2 mm）可能會被堵塞而失去其功能，這限制了該技術(shù)在實際中的應用。葉片吸力面內(nèi)部旋渦由于自身葉道的壓力面向吸力面回流而構(gòu)成較大的旋渦。因此，為了確保鼓風機不發(fā)生堵塞，開口處有足夠的間隙?？紤]到工程實踐中操作的方便性，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。

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

Beena D. Baloni等采用實驗方法，對具有相同葉輪，鼓風機蝸殼采用等環(huán)量法與等平均速度法成型的離心風機內(nèi)部流動特性進行了研究，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)。因此，改進后的風扇與樣機的幾何相似性不滿足風扇相似性原理的條件。

鼓風機應用廣泛，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。復雜的葉片結(jié)構(gòu)導致其加工工藝復雜，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)，導致產(chǎn)品的供不應求。離心風機的壓力鼓風機的靜壓和全壓靜壓sp為氣體對平行于氣流的物體外表效果的壓力，它一般是經(jīng)過筆直于物體外表的孔來進行丈量。因此本文采用數(shù)值計算得方法，找到鼓風機內(nèi)部流動損失的根源，改善風機內(nèi)部的流動特性，提高風機的綜合性能。

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

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

(CFD)對風機原型機進行了數(shù)值模擬，通過觀察風機不同截面處的等值線圖和流線圖，對風機的內(nèi)部流動特性進行了分析，為離心風機的改進提供思路。以提高鼓風機的效率和增大其全壓為改進目標，對風機的短葉片長度、增大風機葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑和改變風機蝸殼蝸舌與葉輪的間隙，對風機性能的影響進行了研究。（2）改造后鼓風機電耗降低26384kWh，增壓風機電耗降低52159kWh，合計77543kWh，輔助電耗降低0。

鼓風機性能試驗原理及其裝置為了驗證修正后數(shù)值計算模型的準確度，對原風機的不同工況氣動性能試驗。將修正前后數(shù)值計算模型預測原型機性能結(jié)果與試驗值作對比分析，由數(shù)據(jù)可知，采用標準k-ε 模型預測的風機性能曲線較試驗值存在一定誤差，其較大誤差值達9.5%，修正的k-ε 模型，各流量工況下鼓風機出口靜壓計算值與試驗值吻合，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，同時為下文鼓風機性能的準確度和可靠性預測提供支撐。設計原理分析原風機蝸殼內(nèi)壁型線采用的是傳統(tǒng)蝸殼型線設計方法，即不考慮壁面粘性摩擦的影響，氣流動量矩保持不變，運用不等邊基圓法繪制的近似阿基米德螺旋線。（2）通過觀察風機不同截面上的總壓和速度等值線，可以得出離心風機的內(nèi)部流動規(guī)律：由于葉輪的旋轉(zhuǎn)，在葉輪入口產(chǎn)生較大的負壓值，使空氣從集塵器進入葉輪。而實際流動過程中，氣體粘性作用常導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機而言，由于氣體流道狹窄，受粘性作用的影響，風機內(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，而在鼓風機蝸殼出口處，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，因此在實際流動過程中，流體動量矩并不是不變的，而是隨流動的進行不斷減小，故基于動量矩守恒定律設計的傳統(tǒng)蝸殼型線存在動量修正的必要。改型設計方法由于氣體粘性力無法通過簡單的公式運算獲得，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，鼓風機運用改進后的k-ε 模型對原風機進行數(shù)值模擬，設置如圖8 所示的4 個監(jiān)測截面，其方位角φ 分別為90°、180°、270°、360°。邊界及初始條件1）集熱器入口設為入口邊界，葉輪出口設為出口邊界，葉輪前盤、后盤和葉片的實體壁設為實體壁，轉(zhuǎn)輪邊界面與下一周期轉(zhuǎn)輪邊界面之間的連接設為PE。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距離R，由額定工況下風機總質(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。