将建立好的离心通风机三维模型导入ICEM 软件进行混合网格的划分。其中进出口和叶轮区域采用结构化网格，而蜗壳部分由于其内部结构复杂，尤其是电动机周围结构并非规则模型，故采用适应性较强的非结构化四面体网格，具体网格如图3 所示。综合考虑动静耦合区域对数值模拟预测结果的影响，在进行网格划分时，对边界层进行加密处理，其较低网格质量雅克比[14]在0.3 以上。为了保证数值计算结果的准确性，避免网格误差对其模拟结果造成影响，对离心通风机进行网格无关性验证，如表1 所示。综合考虑计算精度和计算效率可知，当网格数为25 万左右时预测结果较为合理，最终确定整个计算域的网格数为2513558。k-ε 模型作为最为普遍有效的湍流模型，能够计算大量的各种回流和薄剪切层流动，被广泛应用于各类风机的数值求解计算中。

由于有梯度扩散项，模型k-ε 方程为椭圆形方程，故其特性同其他椭圆形方程，需要边界条件：离心通风机出口或对称轴处k / n0和/ n0。但上述边界条件只针对高雷诺数而言，在固体壁面附近，流体粘性应力将取代湍流雷诺应力，并在临近固体壁面的粘性底层占主要作用。而多翼离心风机由于结构尺寸小、相对马赫数低，气体黏性力在流体流动过程中起重要作用，因此，在实际运用过程中，离心通风机型号，标准k-ε 模型由于未充分考虑粘性力的影响，导致计算模型出现偏差。运用Visual C 将上述修正函数编写为UDF代码，并导入Fluent 内置Calculation module。为符合实际运行状态，离心通风机进出口边界条件设置为压力入口和压力出口，出口压降与动能成正比，从而避免在进口和出口定义一致的速度分布[15]。最后以CFD 计算的定常结果作为初始条件，进行非定常数值计算。

几何模型建立与网格划分

计算模型采用掘进工作面4-72-5.6A 防爆防腐蚀的离心式通风机，其主要参数：电机功率22 kW，转速2 930 r/min，流量10 122~25 736 m3/h，全压4 152~2 330 Pa。其主要由进风口、集流器、叶轮和蜗壳组成。

离心通风机集流器中添加了米字形结构与环形挡环。风机结构复杂且叶片外形不规则，因此生成结构化网格比较困难，相反非结构化网格适应能力强，在处理复杂结构时有利于网格的自适应。

因此离心通风机采用四面体非结构化网格。使用ANSYS 软件中的CFD 软件进行网格划分，离心通风机价格，加米字形集流器模型网格数1 072 503，网格节点数184 910；普通圆弧形模型网格数1 296 832，网格节点数223 847。以离心风机在掘进工作面环境下的运行工况为依据，进行离心通风机参数设置：流量取22 806.54 m3/h，流速取6.335 15 m/s， 质量流量取7.491 3 kg/s。把Pro/E 建立的几何模型导入Fluent 中并对几何模型的边界条件计算参数进行设定。其中入口类型采用速度进口，出口设为压力边界条件，本计算采用的样机是矿用式离心风机， 出口静压可以近似为0，蜗壳内壁及叶轮壁面粗糙度均取0.5，集流器、叶轮、蜗壳等各流体区域结合处的公共面采用interface边界类型面， 将叶片的压力面和吸力面以及叶轮前盘、后盘和转轴的内外表面一起定义为旋转壁面。环境压力为101 325 Pa，取粉尘流体密度ρ=1.225 kg/m3。计算时采用SIMPLE 压力速度耦合方法进行。

离心通风机叶片吸力侧形成的低能流积聚的“尾迹区”，形成“射流-尾流”结构。加进气箱后，风机叶轮尾缘处的“尾迹-射流”更加的严重，风机模型尾迹区占了比较大的空间，减少了风机流道有效面积。在小流量区，风机内部的流场分布发生偏心现象(C 处)，叶轮流道E 侧，气体比较充实，叶轮流道F 侧气体分布较差，与原始风机内部流场分布相比，其离心通风机叶轮流道的充盈性差。离心风机的效率曲线如图6，排尘离心通风机，无进气箱情况下在流量为2.82kg/s，压力为3 106.23Pa 时，达到较高效率68.64%；加进气箱后在流量为1.68kg/s，压力为2 775.54Pa，达到较高效率59.45%，通过与原始风机对比可知，加进气箱后其较高效率降低8.19%。同样由图6 效率曲线对比图可知，加进气箱后风机整体效率降低，与原始离心通风机相比其高效区域比较窄，缩短了工作区域，且加进气箱后较优工况点向小流量区偏移。加进气箱后，离心风机的全开流量降低，与无进气箱相比，烟台离心通风机，流量降低了16.9%。由图7 可知，加进气箱不仅降低了风机的全开流量，其全压也有所减少。风机性能测试采用C 型试验装置对带进气箱的离心风机进行了性能测试，测试标准按GB/T 1236-2017《工业通风机用标准化风道进行性能实验》执行。

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