為了減少引風(fēng)機(jī)蝸舌與葉輪間隙過大造成的流量損失，第三種改進(jìn)方案適當(dāng)減小了蝸舌與葉輪間隙。但蝸殼舌與葉輪間隙過大，會(huì)增加風(fēng)機(jī)的噪聲值，降低風(fēng)機(jī)的性能。精細(xì)計(jì)算引風(fēng)機(jī)流體數(shù)值模擬方法的缺點(diǎn)是在直接數(shù)值計(jì)算中，網(wǎng)格尺寸要求很小，導(dǎo)致計(jì)算量的增加。在前向離心風(fēng)機(jī)中，蝸殼舌與葉輪之間的間隙通常為葉輪旋轉(zhuǎn)直徑的0.07-0.15倍。原型引風(fēng)機(jī)蝸殼舌與葉輪間隙為葉輪旋轉(zhuǎn)直徑的0.11倍。在第三種方案中，蝸殼舌和葉輪之間的間隙分別減小到葉輪旋轉(zhuǎn)直徑的0.07倍和0.09倍。當(dāng)蝸殼舌部間隙為葉輪間隙的0.09倍時(shí)，效果較好?？梢钥闯?，通過減小引風(fēng)機(jī)蝸殼舌片間隙，蝸殼舌片附近的低壓渦在設(shè)計(jì)流量條件下消失，同時(shí)蝸殼內(nèi)部氣體再次減少。在設(shè)計(jì)流量條件下，通過改變蝸舌與葉輪之間的間隙，可以有效地提高風(fēng)機(jī)的總壓，降低風(fēng)機(jī)所需的扭矩，提高風(fēng)機(jī)效率2.1%。

（1）本文詳細(xì)介紹了引風(fēng)機(jī)的數(shù)值計(jì)算過程，包括模型建立、網(wǎng)格化（預(yù)處理）、導(dǎo)入求解計(jì)算、后處理等。采用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)斜槽風(fēng)機(jī)的不同流動(dòng)條件進(jìn)行了計(jì)算。（2）通過觀察原型風(fēng)機(jī)和斜槽風(fēng)機(jī)葉片通道的流線圖，可以看出設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的長(zhǎng)、短葉片吸力面分離較弱，但沒有強(qiáng)渦流區(qū)。得到了由SSTK-U湍流模型計(jì)算的總壓、效率和實(shí)驗(yàn)值的誤差值?？倝汉托实妮^大誤差分別為4%和7%。驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）通過觀察風(fēng)機(jī)不同截面上的總壓和速度等值線，可以得出離心風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律：由于葉輪的旋轉(zhuǎn)，在葉輪入口產(chǎn)生較大的負(fù)壓值，使空氣從集塵器進(jìn)入葉輪。離心風(fēng)機(jī)及內(nèi)部三維流場(chǎng)的計(jì)算辦法依據(jù)作業(yè)原理的不同風(fēng)機(jī)能夠分為容積式、葉片式和噴射式三種。在葉輪中，由于葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)和葉片對(duì)氣體的作用，葉輪內(nèi)部沿徑向由內(nèi)向外移動(dòng)，總壓值逐漸增大。較大總壓力位于葉輪出口外緣和葉片壓力面。由于葉片壓力面速度較大，吸力面速度較小，形成了尾流結(jié)構(gòu)。

引風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)原理是根據(jù)單調(diào)加速度原理確定圓形和圓錐形集熱器的收縮率。為了減少集熱器內(nèi)空氣的流動(dòng)損失，集熱器的等效收縮角應(yīng)為40~60。為了了解三維流場(chǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)氣動(dòng)噪聲的影響，在氣動(dòng)噪聲預(yù)測(cè)中，采用條帶理論方法確定葉片表面的氣動(dòng)參數(shù)。（引風(fēng)機(jī)集熱器喉部，即圖4.8所示的B點(diǎn)，不宜過快，即其直徑不宜過小，否則集熱器減速段擴(kuò)散角過大。引風(fēng)機(jī)錐形收割機(jī)擴(kuò)散段的減速規(guī)律應(yīng)與葉輪進(jìn)口氣流的減速規(guī)律基本一致。此外，減速段的外形應(yīng)與靠近葉輪入口的前葉輪的外形相匹配。穩(wěn)態(tài)（穩(wěn)態(tài)）通常是指計(jì)算域中任何物理量的分布不隨時(shí)間變化。

引風(fēng)機(jī)瞬態(tài)問題是指物理量在計(jì)算域中的分布隨時(shí)間變化的問題。實(shí)際中沒有穩(wěn)定性，但對(duì)于某些工程問題，可采用穩(wěn)態(tài)近似計(jì)算。在遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲計(jì)算中，隨著受流點(diǎn)到葉輪中心距離的增加，風(fēng)機(jī)噪聲值呈下降趨勢(shì)。在近似穩(wěn)態(tài)計(jì)算中，通常忽略瞬態(tài)波動(dòng)或在計(jì)算模型中引入全局時(shí)間平均值以消除瞬態(tài)效應(yīng)。穩(wěn)態(tài)計(jì)算簡(jiǎn)化了計(jì)算模型，但在實(shí)際工程計(jì)算中，穩(wěn)態(tài)計(jì)算模型在特定場(chǎng)合的應(yīng)用，可以減少對(duì)計(jì)算資源的需求，方便計(jì)算值的后處理?？紤]時(shí)間效應(yīng)，引風(fēng)機(jī)瞬態(tài)計(jì)算模型可以在計(jì)算域內(nèi)求解物理量隨時(shí)間的變化。在某些問題中，必須采用瞬態(tài)數(shù)值計(jì)算，如氣動(dòng)問題中的渦脫落計(jì)算、旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的靜動(dòng)態(tài)干擾、失速和喘振、多相流問題中的自由面和氣泡動(dòng)力學(xué)、網(wǎng)格問題、瞬態(tài)傳熱問題等。

研究結(jié)果表明，引風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不僅使風(fēng)機(jī)難以加工，而且增加了風(fēng)機(jī)內(nèi)部的流動(dòng)損失，降低了風(fēng)機(jī)的效率。為了提高引風(fēng)機(jī)的總壓和效率，對(duì)斜槽離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)和設(shè)計(jì)。采用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)斜槽離心風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了分析，并根據(jù)內(nèi)部流動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)和設(shè)計(jì)工作。在原風(fēng)機(jī)電機(jī)不變的情況下，風(fēng)機(jī)葉輪直徑由2557mm增加到2624mm，葉片類型發(fā)生變化。通過查閱大量的離心風(fēng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)文獻(xiàn)，深入了解風(fēng)機(jī)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)特性的影響，并采用數(shù)值計(jì)算方法建立風(fēng)機(jī)三維模型，劃分網(wǎng)格，引風(fēng)機(jī)采用N-S方程，結(jié)合W。利用SSTK-U湍流模型，模擬了斜通道風(fēng)機(jī)的原型。通過對(duì)樣機(jī)計(jì)算結(jié)果與原始測(cè)量數(shù)據(jù)的比較，詳細(xì)分析了SSTK-U湍流模型的精度，為離心風(fēng)機(jī)數(shù)值計(jì)算選擇湍流模型提供了良好的參考。通過觀察風(fēng)機(jī)不同截面的等值線和流線圖，分析了風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)特性，為離心風(fēng)機(jī)的改進(jìn)提供了思路。在斜槽離心風(fēng)機(jī)樣機(jī)的基礎(chǔ)上，提出了三種改進(jìn)方案：向內(nèi)延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)短葉片可減少短葉片吸力面分離，提高風(fēng)機(jī)效率2.3%；增大風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)直徑可提高總壓。風(fēng)機(jī)的壓力值，效率基本不變，增大蝸殼舌與風(fēng)機(jī)葉輪之間的間隙，可使風(fēng)機(jī)總壓值提高到4711pa，效率提高2.1%。