以風(fēng)機為研究對象，利用NUMECA 軟件對其葉片進行開縫數(shù)值模擬，結(jié)果表明，開縫對風(fēng)機內(nèi)部流場有一定優(yōu)化作用，并依據(jù)葉輪流場和風(fēng)機性能的改善情況，確定了較優(yōu)的開縫角度和開縫位置，在較優(yōu)開縫方案下，流體在流道出口的速度比較均勻一致，且風(fēng)機全壓提高4.25%，效率提高1.49%。離心風(fēng)機的壓力風(fēng)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。

風(fēng)機屬于通用機械類。它們廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個部門。風(fēng)機是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計，風(fēng)機用電量約占全國總用電量的9%。目前，離心風(fēng)機在我國能源系統(tǒng)中占有很大的比重。因此，提高離心風(fēng)機的性能對于工礦企業(yè)節(jié)能增效具有重要意義。風(fēng)機的節(jié)能方法主要是從運行調(diào)整和結(jié)構(gòu)改造兩個方面進行的，對運行調(diào)節(jié)的研究非常廣泛；風(fēng)機結(jié)構(gòu)改造主要包括換流器的安裝、動靜葉的改造等，目前對風(fēng)機葉片開槽技術(shù)的研究還不多見。而且工程應(yīng)用不廣泛。清華大學(xué)等人通過對長、短葉片的開槽，使離心風(fēng)機的性能曲線變平，高效區(qū)變寬，使非設(shè)計性能更好。選用數(shù)值計算方法對離心風(fēng)機的走漏丟失特性進行了研究，經(jīng)過選用A型和B型防渦圈，不僅降低了旋渦的選裝強度，還有用的降低了風(fēng)機的走漏丟失。對葉片弦縫進行了研究，改善了葉柵周圍的壓力分布，降低了總壓損失15.8%。研究了吸入點和回流點的位置，即狹縫的位置，并提出了良好的建議。楊科等人對航空工業(yè)風(fēng)力機的開槽問題進行了研究。模擬了不同攻角下的上、下風(fēng)面開槽和自下而上的開槽。分析了不同工況下的流場和流線分布。結(jié)果表明，開槽對改善風(fēng)力機靜失速特性非常有益。

除了數(shù)值模擬和實驗測量外，傳統(tǒng)的多翼離心風(fēng)機的性能改進主要集中在多翼離心風(fēng)機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計上，取得了較好的效果。王斗提出了雙圓弧葉片的設(shè)計方法，解決了風(fēng)機單圓弧葉片普遍存在的進口負荷大、空分嚴重的問題。毛泉友采用分段設(shè)計法，葉片沿葉片高度方向設(shè)計成梯形和矩形截面。通過數(shù)值研究發(fā)現(xiàn)，分段設(shè)計的風(fēng)機效率比原型風(fēng)機提高了3.69%，風(fēng)機風(fēng)量增加了16.3%。研究發(fā)現(xiàn)，后緣自然切割的葉片在翼型表面具有流線型設(shè)計，前盤區(qū)具有較低的循環(huán)流量，可以獲得較大的空氣量和總壓。適用于柜式空調(diào)多翼離心風(fēng)機的葉片設(shè)計。風(fēng)機葉片在不同圓弧曲率角和進口安裝角組合下的風(fēng)機性能。分析表明，雙圓弧葉片的氣動性能優(yōu)于單圓弧葉片。結(jié)果表明，仿生葉片的鋸齒后緣結(jié)構(gòu)可以有效地改變?nèi)~片后緣脫落渦的結(jié)構(gòu)和頻率，從而減小葉片表面的壓力波動和氣流對葉片前緣的影響，使A計權(quán)聲壓級提高。通過對刀片的穿孔，吳先軍等。使部分氣流從高壓面流向葉片的低壓面，使風(fēng)機渦流分離點移到葉片下方。這樣可以降低葉片出口段分離區(qū)的渦流強度和尺度，降低噪聲。然而，這種方法需要更高的處理精度。研究發(fā)現(xiàn)，在傾斜葉片出口角不變的情況下，與直葉片相比，風(fēng)體積略有減小，但葉片通道內(nèi)的流動分離度有所減小。

幾何模型建立與網(wǎng)格劃分

計算模型采用掘進工作面4-72-5.6A 防爆防腐蝕的離心式通風(fēng)機，其主要參數(shù)：電機功率22 kW,轉(zhuǎn)速2 930 r/min,流量10 122~25 736 m3/h,全壓4 152~2 330 Pa。其主要由進風(fēng)口、集流器、葉輪和蝸殼組成。

風(fēng)機集流器中添加了米字形結(jié)構(gòu)與環(huán)形擋環(huán)。風(fēng)機結(jié)構(gòu)復(fù)雜且葉片外形不規(guī)則，因此生成結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格比較困難，相反非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格適應(yīng)能力強，在處理復(fù)雜結(jié)構(gòu)時有利于網(wǎng)格的自適應(yīng)。

因此風(fēng)機采用四面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。使用ANSYS 軟件中的CFD 軟件進行網(wǎng)格劃分，加米字形集流器模型網(wǎng)格數(shù)1 072 503，網(wǎng)格節(jié)點數(shù)184 910；普通圓弧形模型網(wǎng)格數(shù)1 296 832，網(wǎng)格節(jié)點數(shù)223 847。以離心風(fēng)機在掘進工作面環(huán)境下的運行工況為依據(jù)，進行風(fēng)機參數(shù)設(shè)置：流量取22 806.54 m3/h，流速取6.335 15 m/s, 質(zhì)量流量取7.491 3 kg/s。把Pro/E 建立的幾何模型導(dǎo)入Fluent 中并對幾何模型的邊界條件計算參數(shù)進行設(shè)定。其中入口類型采用速度進口，出口設(shè)為壓力邊界條件，本計算采用的樣機是礦用式離心風(fēng)機， 出口靜壓可以近似為0，蝸殼內(nèi)壁及葉輪壁面粗糙度均取0.5，集流器、葉輪、蝸殼等各流體區(qū)域結(jié)合處的公共面采用interface邊界類型面， 將葉片的壓力面和吸力面以及葉輪前盤、后盤和轉(zhuǎn)軸的內(nèi)外表面一起定義為旋轉(zhuǎn)壁面。對于直接數(shù)值模擬方法，其優(yōu)點是可以在不引入經(jīng)驗?zāi)Ｐ图僭O(shè)的情況下模擬流場中各尺寸的湍流波動，因此被稱為精準的湍流波動。環(huán)境壓力為101 325 Pa，取粉塵流體密度ρ=1.225 kg/m3。計算時采用SIMPLE 壓力速度耦合方法進行。