引風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于冶金、化工、鋼鐵、水泥等重工業(yè)。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。（2）改造后引風(fēng)機(jī)電耗降低26384kWh，增壓風(fēng)機(jī)電耗降低52159kWh，合計77543kWh，輔助電耗降低0。針對風(fēng)機(jī)效率低、加工工藝復(fù)雜等缺點，提出了一種改進(jìn)的風(fēng)機(jī)效率設(shè)計方案，并采用CFD數(shù)值計算方法進(jìn)行了分析驗證。

本文對風(fēng)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)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(fēng)機(jī)樣機(jī)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。通過對引風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)的內(nèi)部流動損失。針對風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動狀況，提出了三種不同的改進(jìn)方案。在改進(jìn)方案不能滿足性能要求的情況下，對風(fēng)機(jī)進(jìn)行了重新設(shè)計。由于氣體通道的粘性和形狀不同，在整個流動過程中存在摩擦損失和渦流損失（邊界層分離、二次流、尾流損失等）。為了使風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)葉片型線形成的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)該數(shù)學(xué)模型完成了風(fēng)機(jī)葉片型線的設(shè)計。風(fēng)機(jī)葉片的設(shè)計采用“雙圓弧”成形方法，不僅簡化了風(fēng)機(jī)的加工工藝，而且使風(fēng)機(jī)的總壓力提高到5257pa，效率提高到68%。最后介紹了離心風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)內(nèi)部流動進(jìn)行了數(shù)值模擬。在瞬態(tài)計算結(jié)果穩(wěn)定后，引風(fēng)機(jī)采用FW-H模型計算了設(shè)計風(fēng)機(jī)的氣動噪聲，遠(yuǎn)場噪聲值為58dB。

本文主要完成設(shè)計引風(fēng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)數(shù)值計算，在瞬態(tài)數(shù)值計算結(jié)果穩(wěn)定后，采用FW-H模型計算設(shè)計風(fēng)機(jī)的氣動噪聲值。根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果，得出以下結(jié)論：

（1）通過比較設(shè)計風(fēng)機(jī)樣機(jī)和斜槽離心風(fēng)機(jī)樣機(jī)的數(shù)值計算結(jié)果，可以看出在設(shè)計流量條件下重新設(shè)計的離心機(jī)，風(fēng)機(jī)的總壓值高于E設(shè)計目標(biāo)，效率68%，效率比樣機(jī)高19.9%，總壓值由4626pa提高到5257pa，均滿足合作單位的性能要求。

（2）通過觀察原型風(fēng)機(jī)和斜槽風(fēng)機(jī)葉片通道的流線圖，可以看出設(shè)計風(fēng)機(jī)的長、短葉片吸力面分離較弱，但沒有強(qiáng)渦流區(qū)。與樣機(jī)的內(nèi)部流程相比，該流程有了很大的改進(jìn)，效率也有了很大的提高。

（3）根據(jù)計算出引風(fēng)機(jī)的噪聲頻譜，可以看出設(shè)計風(fēng)機(jī)的聲壓在1100Hz時有一個峰值，聲壓值為58dB。在遠(yuǎn)場噪聲計算中，隨著受流點到葉輪中心距離的增加，風(fēng)機(jī)噪聲值呈下降趨勢。

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。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。對流項采用二階迎風(fēng)格式離散，擴(kuò)散項采用二階中心格式離散，時間項采用二階隱式格式離散。

引風(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， 引風(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。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。引風(fēng)機(jī)葉輪由若干結(jié)構(gòu)參數(shù)組成，這些參數(shù)對離心風(fēng)機(jī)的性能有著重要的影響。