風(fēng)機(jī)作為各行各業(yè)的配套產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于地鐵通風(fēng)、礦冶通風(fēng)、樓宇換氣通風(fēng)，空調(diào)設(shè)備等。為了保證離心風(fēng)機(jī)工作的可靠性，風(fēng)機(jī)的前蓋與集流器之間和蝸殼與轉(zhuǎn)軸之間，都要保持必定的空隙。然而，風(fēng)機(jī)作為工業(yè)生產(chǎn)中主要的能源消耗設(shè)備及噪聲來(lái)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(duì)節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)有著重要的意義。據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)機(jī)的電能消耗約占全國(guó)發(fā)電量的8～10%，因此提高風(fēng)機(jī)的效率和運(yùn)行效率是十分必要的。

鼓風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水泥、化工等特種行業(yè)。通過(guò)對(duì)方程的簡(jiǎn)化處理，鼓風(fēng)機(jī)按照等邊基元法和不等邊基元法可以快速完成蝸殼型線的繪制。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是葉輪的寬徑比小、內(nèi)外徑比小、由長(zhǎng)短葉片間隔且均勻分布，性能特點(diǎn)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(chǎng)合，但由于葉輪葉道較長(zhǎng)，導(dǎo)致其內(nèi)部流動(dòng)損失較大，通常效率較低。并且由于其葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難，加工成本較高，經(jīng)濟(jì)效益差，所以很多風(fēng)機(jī)企業(yè)放棄了批量生產(chǎn)的計(jì)劃，甚至不生產(chǎn)，造成了市場(chǎng)貨源短缺，因此進(jìn)一步的研究如何提高鼓風(fēng)機(jī)效率，改善其加工工藝具有十分重要的意義。針對(duì)鼓風(fēng)機(jī)機(jī)存在的以上問(wèn)題，提出了“XQ斜槽式離心風(fēng)機(jī)流場(chǎng)關(guān)鍵部件改進(jìn)設(shè)計(jì)研究”的課題。本課題與某風(fēng)機(jī)企業(yè)合作，對(duì)此型號(hào)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高其性能。該課題的成功進(jìn)行不僅會(huì)提高風(fēng)機(jī)的效率，降低能源消耗，還會(huì)將風(fēng)機(jī)的科學(xué)設(shè)計(jì)理念帶入企業(yè)，改善現(xiàn)在中、小、微風(fēng)機(jī)企業(yè)粗放型生產(chǎn)的現(xiàn)狀。

穩(wěn)態(tài)解常被用作瞬態(tài)分析解的初始值。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。鼓風(fēng)機(jī)采用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)鋸齒后緣離心風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)噪聲進(jìn)行了數(shù)值研究。在數(shù)值計(jì)算過(guò)程中，采用SSTK-U湍流模型進(jìn)行穩(wěn)態(tài)數(shù)值計(jì)算，穩(wěn)態(tài)結(jié)果作為瞬態(tài)計(jì)算的初始值。對(duì)風(fēng)機(jī)的流場(chǎng)和噪聲進(jìn)行了計(jì)算、分析和研究。利用CFX商用軟件對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)輪緣密封進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)數(shù)值研究。結(jié)果表明，鼓風(fēng)機(jī)考慮靜、動(dòng)葉相互作用和靜葉非定常尾跡等實(shí)際流動(dòng)特性，用瞬態(tài)計(jì)算方法得到的靜盤密封效率低于穩(wěn)態(tài)計(jì)算得到的靜盤密封效率。然而，瞬態(tài)計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確。對(duì)液力變矩器的流場(chǎng)進(jìn)行了瞬態(tài)計(jì)算，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)了液力變矩器內(nèi)的實(shí)際流量。通過(guò)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較，發(fā)現(xiàn)誤差很小，證明了瞬態(tài)計(jì)算方法對(duì)液力變矩器流場(chǎng)分析的正確性和有效性。鼓風(fēng)機(jī)采用穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)計(jì)算方法對(duì)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行了計(jì)算。在瞬態(tài)計(jì)算中，穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果作為瞬態(tài)計(jì)算的初始值。在瞬態(tài)計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定后，計(jì)算出設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的噪聲值。

因此，鼓風(fēng)機(jī)選擇了LHS方法對(duì)離心風(fēng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。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。鼓風(fēng)機(jī)在實(shí)驗(yàn)的初始階段，收集的數(shù)據(jù)不應(yīng)超過(guò)總實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的25%。假設(shè)收集的總數(shù)據(jù)n=10天（d為輸入變量的維數(shù)），初始實(shí)驗(yàn)中收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)n 0應(yīng)滿足n 0<0.25n=2.5d的要求，因此本文采用n 0=0。實(shí)驗(yàn)初期采用25N作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集的硬件實(shí)現(xiàn)方案如圖1所示。首先，用傳感器測(cè)量被測(cè)通風(fēng)機(jī)的入口壓力、溫度、流量和轉(zhuǎn)速。然后將測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)總線傳輸?shù)紻AQ數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。鼓風(fēng)機(jī)的DAQ數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)I/O設(shè)備將數(shù)據(jù)打包到上位機(jī)中。由于變量之間的維數(shù)差異，采集到的數(shù)據(jù)沒有直接應(yīng)用于模型訓(xùn)練，因此有必要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化，即將無(wú)量綱數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為無(wú)量綱數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)映射到[0,1]的范圍內(nèi)，以提高模型的收斂速度和精度。模型。模型訓(xùn)練和模型驗(yàn)證離心風(fēng)機(jī)性能預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練結(jié)構(gòu)如圖2所示。該結(jié)構(gòu)可分為兩部分：數(shù)據(jù)采集與處理和模型訓(xùn)練。前者主要完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集和處理，后者實(shí)現(xiàn)了性能預(yù)測(cè)模型的建立和驗(yàn)證。首先，采用LHS方法采集離心風(fēng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（入口溫度、壓力、流量和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速），并對(duì)鼓風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，用于LSSVM模型。