在總結(jié)以往研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以鼓風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象，利用NUMECA軟件對(duì)不同的葉片開(kāi)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(kāi)槽的較佳參數(shù)。葉輪內(nèi)部流場(chǎng)。本文對(duì)鼓風(fēng)機(jī)原葉輪開(kāi)槽前的內(nèi)部流場(chǎng)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(gè)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(yán)重，高速氣流占整個(gè)通道寬度的65%左右。因此，可以通過(guò)在容易發(fā)生邊界層分離的葉片端部開(kāi)一個(gè)小間隙來(lái)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(duì)氣流有很大的影響，但在粉塵環(huán)境中，狹縫過(guò)?。íM縫寬度約為2 mm）可能會(huì)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。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(fēng)機(jī)不發(fā)生堵塞，開(kāi)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(lái)表示縫的位置，用B的變化來(lái)控制縫角的大小。比較采用A/C（c為葉片弦長(zhǎng)）與B/C的無(wú)量綱形式。在計(jì)算和優(yōu)化槽位和槽角時(shí)，采用了固定一個(gè)比例和調(diào)整另一個(gè)比例的方法。

通過(guò)數(shù)值計(jì)算方法，觀察離心風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)部的流動(dòng)情況，通過(guò)收縮蝸殼180°~360°之間的型線，改進(jìn)后的離心風(fēng)機(jī)出口靜壓，出口全壓和風(fēng)機(jī)效率都有所提高。

Beena D. Baloni等采用實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)具有相同葉輪，鼓風(fēng)機(jī)蝸殼采用等環(huán)量法與等平均速度法成型的離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)特性進(jìn)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(dòng)情況更優(yōu)。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。

鼓風(fēng)機(jī)應(yīng)用廣泛，但由于其葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜、葉道較長(zhǎng)導(dǎo)致其內(nèi)部流動(dòng)損失較大，效率較低。復(fù)雜的葉片結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其加工工藝復(fù)雜，在批量生產(chǎn)時(shí)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(dǎo)致產(chǎn)品的供不應(yīng)求。離心風(fēng)機(jī)的壓力鼓風(fēng)機(jī)的靜壓和全壓靜壓sp為氣體對(duì)平行于氣流的物體外表效果的壓力，它一般是經(jīng)過(guò)筆直于物體外表的孔來(lái)進(jìn)行丈量。因此本文采用數(shù)值計(jì)算得方法，找到鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)損失的根源，改善風(fēng)機(jī)內(nèi)部的流動(dòng)特性，提高風(fēng)機(jī)的綜合性能。

根據(jù)以上分析，本文對(duì)斜槽式離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，從改善風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)特性出發(fā)，首先在原型機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，而后根據(jù)風(fēng)機(jī)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，以合作單位的性能指標(biāo)為設(shè)計(jì)條件，完成風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)工作，具體的內(nèi)容如下：

本文通過(guò)查閱大量離心風(fēng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)，深入理解了風(fēng)機(jī)的不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)特性的影響，并采用數(shù)值計(jì)算方法

(CFD)對(duì)風(fēng)機(jī)原型機(jī)進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過(guò)觀察風(fēng)機(jī)不同截面處的等值線圖和流線圖，對(duì)風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)特性進(jìn)行了分析，為離心風(fēng)機(jī)的改進(jìn)提供思路。以提高鼓風(fēng)機(jī)的效率和增大其全壓為改進(jìn)目標(biāo)，對(duì)風(fēng)機(jī)的短葉片長(zhǎng)度、增大風(fēng)機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑和改變風(fēng)機(jī)蝸殼蝸舌與葉輪的間隙，對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響進(jìn)行了研究。（2）改造后鼓風(fēng)機(jī)電耗降低26384kWh，增壓風(fēng)機(jī)電耗降低52159kWh，合計(jì)77543kWh，輔助電耗降低0。

鼓風(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(jì)算模型的準(zhǔn)確度，對(duì)原風(fēng)機(jī)的不同工況氣動(dòng)性能試驗(yàn)。將修正前后數(shù)值計(jì)算模型預(yù)測(cè)原型機(jī)性能結(jié)果與試驗(yàn)值作對(duì)比分析，由數(shù)據(jù)可知，采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε 模型預(yù)測(cè)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，各流量工況下鼓風(fēng)機(jī)出口靜壓計(jì)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(jì)算模型修正方法的可行性，同時(shí)為下文鼓風(fēng)機(jī)性能的準(zhǔn)確度和可靠性預(yù)測(cè)提供支撐。設(shè)計(jì)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(jì)方法，即不考慮壁面粘性摩擦的影響，氣流動(dòng)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。（2）通過(guò)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。而實(shí)際流動(dòng)過(guò)程中，氣體粘性作用常導(dǎo)致其速度在過(guò)流斷面上呈現(xiàn)的分布不均勻現(xiàn)象。

對(duì)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(guò)葉輪加速的氣體流速沿蝸殼徑向方向逐漸減小，而在鼓風(fēng)機(jī)蝸殼出口處，由于同時(shí)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(gè)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(dòng)過(guò)程中，流體動(dòng)量矩并不是不變的，而是隨流動(dòng)的進(jìn)行不斷減小，故基于動(dòng)量矩守恒定律設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)蝸殼型線存在動(dòng)量修正的必要。改型設(shè)計(jì)方法由于氣體粘性力無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)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(jiǎn)單化的求解方法，即基于傳統(tǒng)不等邊基圓法，鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)用改進(jìn)后的k-ε 模型對(duì)原風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬，設(shè)置如圖8 所示的4 個(gè)監(jiān)測(cè)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(shè)為入口邊界，葉輪出口設(shè)為出口邊界，葉輪前盤、后盤和葉片的實(shí)體壁設(shè)為實(shí)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(shè)為PE。通過(guò)Fluent 后處理計(jì)算得出蝸殼壁面區(qū)域于以上4 個(gè)截面處所受粘性力大小Fν ，測(cè)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(jì)算得單位質(zhì)量流體所受黏性力矩平均值m FR / q。