當風機改進后的方法不能達到預期效果時，采用現(xiàn)代風機設(shè)計理論完成風機的設(shè)計，詳細介紹了風機各部件結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇原則。在完成風機三維模型的建立、計算域的離散化（網(wǎng)格化）和邊界條件的定義后，將風機原型的不同工況進行了數(shù)值計算，并將其澆注到ANSYSFluent。葉片成形方法是基于葉輪流道橫截面積逐漸變化的原理。建立了風機葉片型線成形的數(shù)學模型。根據(jù)該數(shù)學模型，采用“雙圓弧”拼接法完成了葉片型線的繪制。建立風機三維模型后，對網(wǎng)格進行劃分，風機采用N-S方程。結(jié)合SSTK-U湍流模型，對斜槽風機的原型風機、改進風機和設(shè)計風機進行了流量計算。將原型風機的計算結(jié)果與原始測量數(shù)據(jù)進行了比較，詳細分析了SSTK-U湍流模型計算結(jié)果的準確性，即離心風機的數(shù)值計算。湍流模型的選擇提供了很好的參考。風機的瞬態(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)計的風機內(nèi)部流動進行了數(shù)值模擬。在瞬態(tài)計算結(jié)果穩(wěn)定后，利用FW-H模型對設(shè)計風機的氣動噪聲進行了計算。本文采用“風機三維建模-斜槽風機樣機數(shù)值計算-樣機內(nèi)部流動特性分析-風機改進的確定和設(shè)計方案-噪聲計算的瞬態(tài)法”的技術(shù)路線，完成了風機的改進和設(shè)計。斜槽風機。

風機的矩形截面蝸殼成型時，蝸殼側(cè)壁只需用鋼板切斷，在滾筒上滾動即可。精細計算風機流體數(shù)值模擬方法的缺點是在直接數(shù)值計算中，網(wǎng)格尺寸要求很小，導致計算量的增加。加工制造方便。因此，選擇離心風機常用的矩形截面蝸殼作為風機蝸殼截面的設(shè)計依據(jù)。介紹了蝸殼型線的設(shè)計方案。采用等循環(huán)法完成了蝸殼型線的設(shè)計，選擇等邊單元法進行了蝸殼型線的近似繪制。

風機蝸殼外形參數(shù)的選擇

蝸殼寬度的選擇和蝸殼較佳寬度的選擇并沒有給出一種固定的計算方法。風機其他部分的網(wǎng)格生成是通過先劃分區(qū)域，然后手動劃分網(wǎng)格來完成的。建議蝸殼B的寬度為葉輪出口寬度的2-5倍[52-54]。蝸殼的寬度也可通過公式確定。由式計算的蝸殼寬度為0.069m~0.099m，b值為0.72m，為風機葉輪出口寬度的6倍。通過對設(shè)計風機的建模和數(shù)值計算，當殼體厚度為葉輪出口寬度的6倍時，效率低，流量大，總壓低。因此，根據(jù)風機的數(shù)值計算和文獻綜述的結(jié)果，蝸殼寬度是葉輪出口寬度的4倍，即b為0.48m。

將建立好的風機三維模型導入ICEM 軟件進行混合網(wǎng)格的劃分。為了降低設(shè)計風機的噪聲值，提高風機的效率，選用葉片出口安裝角2aβ為120度。其中進出口和葉輪區(qū)域采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，而蝸殼部分由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，尤其是電動機周圍結(jié)構(gòu)并非規(guī)則模型，故采用適應性較強的非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格，具體網(wǎng)格如圖3 所示。綜合考慮動靜耦合區(qū)域?qū)?shù)值模擬預測結(jié)果的影響，在進行網(wǎng)格劃分時，對邊界層進行加密處理，其較低網(wǎng)格質(zhì)量雅克比[14]在0.3 以上。為了保證數(shù)值計算結(jié)果的準確性，避免網(wǎng)格誤差對其模擬結(jié)果造成影響，對風機進行網(wǎng)格無關(guān)性驗證，如表1 所示。綜合考慮計算精度和計算效率可知，當網(wǎng)格數(shù)為25 萬左右時預測結(jié)果較為合理，最終確定整個計算域的網(wǎng)格數(shù)為2513558。k-ε 模型作為最為普遍有效的湍流模型，能夠計算大量的各種回流和薄剪切層流動，被廣泛應用于各類風機的數(shù)值求解計算中。

由于有梯度擴散項，模型k-ε 方程為橢圓形方程，故其特性同其他橢圓形方程，需要邊界條件：風機出口或?qū)ΨQ軸處k / n0和/ n0。能夠看出在延伸短葉片后，改善計劃一的風機短葉片吸力面的兩個旋渦消失，葉片鄰近的別離區(qū)顯著的減小，但改善計劃一的長葉片吸力面依然存在較大的別離區(qū)，因此風機的全體功率進步并不太顯著。但上述邊界條件只針對高雷諾數(shù)而言，在固體壁面附近，流體粘性應力將取代湍流雷諾應力，并在臨近固體壁面的粘性底層占主要作用。而多翼離心風機由于結(jié)構(gòu)尺寸小、相對馬赫數(shù)低，氣體黏性力在流體流動過程中起重要作用，因此，在實際運用過程中，標準k-ε 模型由于未充分考慮粘性力的影響，導致計算模型出現(xiàn)偏差。運用Visual C++將上述修正函數(shù)編寫為UDF代碼，并導入Fluent 內(nèi)置Calculation module。為符合實際運行狀態(tài)，風機進出口邊界條件設(shè)置為壓力入口和壓力出口，出口壓降與動能成正比，從而避免在進口和出口定義一致的速度分布[15]。最后以CFD 計算的定常結(jié)果作為初始條件，進行非定常數(shù)值計算。