叶片形状优化对双进风离心风机金属叶轮稳定运行的影响叶片的结构优化对离心风机金属叶轮平稳运行有着重要的影响。集流器的类型有很多种，常用的集流器是锥弧形集流器，锥弧形集流器的气流运行一般比较平稳，但是集流器喉部到叶轮进口阶段容易发生边界层分离现象，增加双进风离心风机的损失，导致离心风机效率降低。目前很多学者研究了叶片出口安装角的结构优化以及叶片高度的结构优化，但是对于叶片形状的结构优化研究得较少。气流在叶片的不同区域的流动有很大的不同。在叶轮前盘，气流的流动方式主要是轴向流动。在叶轮的中后盘，气流的流动方式主要是径向流动。通过这种方式，达到叶轮前盘向中后盘送风，使叶轮中后盘出风的目的。由此可见，通过对叶片形状进行优化设计，可以在一定程度上增加叶片的送风量以及有效通道的宽度，使得离心风机的效率得到提高，从而保证金属叶轮的平稳运行。双进风离心风机具有体积小、压力系数高等一系列优点，在工业、农业等各个领域都得到广泛应用，是人们生产生活中必不可少的一种机器设备。内藏电动机的长度、头部倾角等在一定程度上影响着风机性能和噪音。离心风机主要由集流器、蜗壳、电机以及叶片四个部件组成。各部件的结构优化对离心风机金属叶轮稳定运行起着重要的作用。随着科学技术的发展以及生活水平的提高，对双进风离心风机进行结构优化越来越受到人们的关注。因此本文通过对集流器优化、蜗壳优化、电机优化以及叶片形状进行优化，来观察结构优化之后的离心风机对金属叶轮稳定运行的影响，以促进离心风机的生产工作朝着更完善、更健康的方向发展。煤矿生产中，掘进工作面是主要的产尘环节。研究结果表明：双进风离心风机加米字形集流器使集流器进出口压差增加，明显地起到对粉尘流场的导流作用。粉尘不仅严重危及采掘工作面人员的身体健康，而且容易造成重大事故隐患。采用除尘风机对掘进工作面进行降尘是主要降尘方式之一。但是，由于工作面粉尘极易随风四处扩散，如何将粉尘定向导入离心风机，提高除尘效率，是亟待解决的问题。其中集流器是引导粉尘气体进入双进风离心风机的重要结构，其结构形式对风机性能有很大的影响。有关研究表明圆弧形集流器对提高风机性能效果好。山东冠熙环保设备有限公司对集流器进行改进，在双进风离心风机集流器内部的侧壁上固定若干条肋组成的“米”字支撑架。本文将对加米字支撑架的集流器和普通圆弧形集流器进行整机数值模拟，***分析这2种结构形式对掘进工作面的粉尘的导流效果，并对比其对风机性能的影响，为掘进工作面降尘效率的提高提供理论依据。双进风离心风机流体的数学模型粉尘流体在风机中流动的物理条件较为复杂，影响因素较多，因此在离心风机的数值计算中，假设流体为连续等温不可压缩的牛顿流体稳态运动而且各组分之间没有化学反应。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。其在风机中的流动要遵循质量守恒定律、动量定理和能量守恒定律3个基本物理守恒定律的支配。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22kW,转速2930r/min,流量10122~25736m3/h,全压4152~2330Pa。其主要由进风口、集流器、叶轮和蜗壳组成。双进风离心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。因此双进风离心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，加米字形集流器模型网格数1072503，网格节点数184910；普通圆弧形模型网格数1296832，网格节点数223847。以双进风离心风机蜗壳与叶轮出口在半径方向上的间距随方位角线性递增来优化蜗壳型线，并用试验证明了良好的蜗壳型线不仅能提高风机效率及全压，还能改变流量-压力曲线的变化趋势。以离心风机在掘进工作面环境下的运行工况为依据，进行双进风离心风机参数设置：流量取22806.54m3/h，流速取6.33515m/s,质量流量取7.4913kg/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101325Pa，取粉尘流体密度ρ=1.225kg/m3。计算时采用SIMPLE压力速度耦合方法进行。双进风离心风机性能试验原理及其装置为了验证修正后数值计算模型的准确度，对原风机的不同工况气动性能试验。而实际流动过程中，气体粘性作用常导致其速度在过流断面上呈现的分布不均匀现象。将修正前后数值计算模型预测原型机性能结果与试验值作对比分析，由数据可知，采用标准k-ε模型预测的风机性能曲线较试验值存在一定误差，其较大误差值达9.5%，修正的k-ε模型，各流量工况下双进风离心风机出口静压计算值与试验值吻合，其性能曲线趋于重合，两者误差值明显减小，且较大误差降低至3%，充分验证了所采用的数值计算模型修正方法的可行性，同时为下文双进风离心风机性能的准确度和可靠性预测提供支撑。设计原理分析原风机蜗壳内壁型线采用的是传统蜗壳型线设计方法，即不考虑壁面粘性摩擦的影响，气流动量矩保持不变，运用不等边基圆法绘制的近似阿基米德螺旋线。而实际流动过程中，气体粘性作用常导致其速度在过流断面上呈现的分布不均匀现象。对于低速小型多翼离心风机而言，由于气体流道狭窄，受粘性作用的影响，风机内壁面边界层分离加剧，经过叶轮加速的气体流速沿蜗壳径向方向逐渐减小，而在双进风离心风机蜗壳出口处，由于同时受到蜗舌结构和蜗壳壁面的影响，其流速为管道流速度分布，受粘性作用的影响，蜗壳内流体于整个流道空间内呈现速度分布不均匀的现象，因此在实际流动过程中，流体动量矩并不是不变的，而是随流动的进行不断减小，故基于动量矩守恒定律设计的传统蜗壳型线存在动量修正的必要。进气箱内的流动损失进气箱的流动损失可以通过数值模拟计算分析，为理论研究提供参考，其大小为进气箱出口截面的动压乘以损失系数。改型设计方法由于气体粘性力无法通过简单的公式运算获得，且其大小受气体速度的影响，因此本文采用一种简单化的求解方法，即基于传统不等边基圆法，双进风离心风机运用改进后的k-ε模型对原风机进行数值模拟，设置如图8所示的4个监测截面，其方位角φ分别为90°、180°、270°、360°。通过Fluent后处理计算得出蜗壳壁面区域于以上4个截面处所受粘性力大小Fν，测量力矩中心至力原点距离R，由额定工况下风机总质量流量q计算得单位质量流体所受黏性力矩平均值mFR/q。)