离心通风机广泛应用于冶金、化工、钢铁、水泥等重工业。其结构特点是整体结构紧凑，叶轮宽径比小，内、外径比小，长、短叶片分布均匀，压力系数高，离心通风机型号，流量系数小，因此常用于高压、小流量场合。针对风机效率低、加工工艺复杂等缺点，离心通风机厂家，提出了一种改进的风机效率设计方案，并采用CFD数值计算方法进行了分析验证。

本文对风机进行改进和设计的主要思路是利用N-S方程和SSTK-U湍流模型计算斜槽风机样机的流量。数值计算结果与原始测量数据吻合较好，证明了该计算模型和数值计算方法的可行性。通过对离心通风机不同截面的等值线和流线的观测，分析了叶轮通道内流动损失的原因。通过控制叶片吸力面边界层的分离，降低了风机的内部流动损失。针对风机内部流动状况，提出了三种不同的改进方案。在改进方案不能满足性能要求的情况下，对风机进行了重新设计。为了使风机叶片通道内的流动更加合理，根据叶轮通道截面面积逐渐变化的原理，建立了风机叶片型线形成的数学模型，并根据该数学模型完成了风机叶片型线的设计。风机叶片的设计采用“双圆弧”成形方法，不仅简化了风机的加工工艺，而且使风机的总压力提高到5257pa，效率提高到68%。最后介绍了离心风机的瞬态计算方法，潍坊离心通风机，分析了瞬态计算中时间步长的选择原则。采用瞬态数值方法对新设计的风机内部流动进行了数值模拟。在瞬态计算结果稳定后，离心通风机采用FW-H模型计算了设计风机的气动噪声，远场噪声值为58dB。

离心通风机采用SolidWorks三维建模软件对斜通道离心风机进行了三维建模，对整个离心风机进行了建模。由于斜槽风机叶片采用无气钢板焊接而成，为了简化网格生成，提高网格质量，采用无厚度曲面建立了离心风机的三维模型。离心通风机的网格生成方法可分为结构化网格和非结构化网格。一般来说，结构网格计算的收敛速度是快而好的。然而，在一些复杂的结构中，很难生成结构化网格。在结构化网格生成过程中，边上节点的数目发生变化，往往导致相应的边节点发生许多变化。网格生成通常占用CFD分析师的大部分时间。针对这一问题，本文采用混合网格对离心通风机进行网格划分，即结构化网格与非结构化网格相结合的方法。结构网格用于划分叶轮的叶片通道。由于叶片位于叶轮各通道的连接处，叶片为非线性结构。在划分结构网格时，往往会产生负体积。因此，采用非结构化网格划分进气道上部，并对靠近壁面和叶片的网格进行加密。边界附近第1层的厚度为0.01 mm，这确保壁上的Y 值在湍流模型要求的范围内。考虑到后期改善离心通风机结构的便利性，叶轮与蜗壳分开啮合，并在相应的表面建立接口进行数据交换。叶轮外场计算网格为1224917壳体和1281713网格。

离心通风机改造后，风机总压明显提高。虽然方案一的总压在大流量区和小流量区附近增加较多，但在额定流量附近总压的改善不如方案三，结合效率提高的数据，很明显方案三是较佳的优化方案。风机总压提高4.25%，效率提高1.49%。方案四，效率降低0.19%，主要是由于流经槽的流体与原叶轮内的高速流体发生强烈碰撞，造成冲击损失。在风机运行过程中，当集热器流入叶轮转轮时，流体受到惯性力和科里奥利力的影响，在后圆盘B段附近形成高速区，使B段附近的流速和流量大于A段，从而使风机性能从两个方面得到改善。一是提高前盘的径向速度，即A段，使离心通风机出口处的流体速度趋于均匀；二是优化后盘附近的速度梯度。由此可见，开槽后叶轮出口处的流速整体上得到了提高。叶轮转轮内靠近后圆盘的速度在整个转轮内比较均匀，没有明显的高速聚集区，因此流场比较合理。与子午面上的原风机相比，其轴向平均速度较高，速度梯度较小。因此，开槽改善了叶轮通道内的流场，大大提高了离心通风机的总压和效率。边界层分离现象发生在原风机叶片通道的吸力面上，形成较大的涡流区；在通道的后半段，边界层分离现象也发生在通道的吸力面上。叶片压力面上的压力高于吸入面上的压力。二次流在叶轮通道中形成（其部分速度沿叶轮的圆周方向）。同时，在离心力的作用下，圆周方向形成一定的角度。

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