整机压力云图分布

通过Fluent 软件对掘进工作面离心风机进行流场数值模拟，模拟得出在同流量下，加米字集流器和普通集流器离心风机压力云图可以看出，风机静压从进口至出口逐渐增大，在蜗壳外达到较大。加米字集流器风机进口静压明显高于普通集流器离心风机， 其较大静压达到2 510 Pa，普通集流器达到1 440 Pa；中小型的中低速风机轴承采用滚动轴承，常采用润滑脂润滑或润滑油浸泡飞溅润滑，正常工况时振动稍大。加米字风机的全压较大可达5 860 Pa，而普通集流器较大达到4 260 Pa。

锅炉除尘风机集流器的压力用Tecplot 软件对模拟结果进行后处理，可以对离心风机集流器的受压进行对比分析。加米字形集流器和普通圆弧形集流器内部流场受压分布所示， 锅炉除尘风机米字形集流器入口压力为-8 000 Pa，到集流器出口达到-18 000 Pa，压差10 000 Pa；数值模拟结果表明：加进气箱后，离心风机的全开流量与压力有所降低，缩短了有效工作区域。普通圆弧形集流器入口压力为-8 000 Pa，到集流器出口达到-16 000 Pa，压差8 000 Pa，小于米字形集流器。同时也可以看出，加米字形集流器压力梯度变化趋势比普通圆弧形集流器平缓，对稳定进口气流，保证气流的均匀及稳定有更明显的作用。

原锅炉除尘风机和A 型改进风机在点的噪声频谱图。根据风机参数，风机旋转噪声基频为760 Hz，由频谱图可看出在500 ～ 800

Hz 之间的低频噪声并没有降低，而1 250－2 000 Hz 之间吸声材料的降噪效果非常好，噪声下降明显。主要原因就是选用的吸声材料超细玻璃棉在高频率下，吸声系数较大，因此多孔吸声材料其吸声效果是高频优于低频的。消声蜗壳为B 组合形式时与原风机的出口A声级随流量变化的对比图。与原风机相比，在额定工况点A 声级降低约7 dB( A) ，在大流量工况，A 声级降低约5．0dB( A) ，在小流量工况下，A 声级降低约2．4 dB( A) 。锅炉除尘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。

在125～ 500Hz 频段之间，风机A 声级有所增大，原因是后盖板加上消声材料后，叶轮轴向安装长度加长引起低频电机振动，噪声增加。在中高频段后盖板加消声材料的降噪效果很好，这种方式对于气动噪声及高频振动等起到很好的吸收作用，尤其是锅炉除尘风机包括电机的高频振动噪声过滤程度明显。消声蜗壳为C 组合形式时与原风机的出口A声级随流量变化的对比图。加米字集流器风机进口静压明显高于普通集流器离心风机，其较大静压达到2510Pa，普通集流器达到1440Pa。与原风机相比，在额定工况点总A 声级降低约7．2 dB( A) ，在大流量工况，A 声级降低约5．5 dB( A) ，在小流量工况，A 声级降低约3．5 dB( A) 。是消声蜗壳为D 组合形式时与原风机的出口A声级随流量变化的对比图。与原风机相比，在额定工况点，A 声级降低约5．14 dB( A) ，锅炉除尘风机在大流量工况，总A 声级降低约5．0 dB( A) ，在小流量工况，A 声级降低约2．0 dB( A) 。降噪效果稍微好于A 型改进风机，但不明显。可见前盖板加装消声材料降噪效果并不好，主要原因由于进口处有集流器，导致安装消声材料的面积相对于后盖板小很多，吸声效果不明显。

将建立好的锅炉除尘风机三维模型导入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。山东冠熙环保设备有限公司对集流器进行改进，在锅炉除尘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。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，对锅炉除尘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，终确定整个计算域的网格数为2513558。k-ε 模型作为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：锅炉除尘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。以离心风机在掘进工作面环境下的运行工况为依据，进行锅炉除尘风机参数设置：流量取22806。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，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，锅炉除尘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]。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。