为研究后防爆离心式风机叶轮的流场及噪声问题，采用三维建模软件ＵＧ对现有叶轮进行逆向建模，提取出叶轮的几何模型，运用Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ对叶轮模型进行网格划分，然后采用Ｆｌｕｅｎｔ软件模拟了叶轮三维粘性定常流动特性，分析了叶轮内部流动情况，在此基础上对叶轮模型进行噪声分析，得到流场模拟和噪声分析结果，为叶轮优化设计提供理论依据。在实际工作中，常用的打表工具———磁性表座虽然使用简便，但却存在着刚性不足和适用条件受限的不良情况。

防爆离心式风机作为干燥、通风类家电产品的重要组成部件，其性能直接影响着家电产品质量的高低。随着现代生活对节能、环保等要求日益提高，开发、低噪风机成为必然趋势。离心式通风机的工作介质为气体，工作过程中会产生气动噪声、机械噪声和气固耦合噪声，其中气动噪声是主要噪声，约占到总噪声的４５％左右。风机气动噪声主要由离散噪声（旋转噪声）和湍流噪声组成。高速高压离心风机旋转噪声较高，低速低压风机以湍流噪声为主。且基频噪声和宽频噪声在风机中不同程度的存在。目前对离心式通风机降噪研究还处于试验为主的研究阶段，但试验研究成本较大、周期较长，这对防爆离心式风机产品开发非常不利。蜗壳优化对防爆离心式风机金属叶轮稳定运行的影响蜗壳是离心风机金属叶轮的重要组成部分。此外，影响离心式通风机气动噪声的因素众多，设计所得结果的降噪机理难以被系统揭示。数值模拟方法能够提供风机的内部流场信息和噪声分布情况，有利于准确认识离心式通风机噪声产生机理和降噪原理，为进一步推广降噪设计的方法提供依据。所以，对离心式通风机数值模拟的研究是非常必要的。

叶片形状优化对防爆离心式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。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。根据风机参数，风机旋转噪声基频为760Hz，由频谱图可看出在500～800Hz之间的低频噪声并没有降低，而1250－2000Hz之间吸声材料的降噪效果非常好，噪声下降明显。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。

防爆离心式风机具有体积小、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。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，对防爆离心式风机进行结构优化越来越受到人们的关注。进气箱是离心风机重要的组成部分，主要应用于大型离心风机与双吸离心风机。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。

防爆离心式风机进气箱出口处（叶轮进口处）水平横向截面速度的矢量图及云图，从图中可以看出，虽然其出口几何结构是对称的，然而在出口处其流速为不均匀分布，靠进气方向处流速较高，被进气方向速度较低，气流经弯头转弯后，流速分布比较紊乱，从而使得进入风机叶轮的流速不均匀，与文献的研究结果一致，这是导致离心风机效率低的原因之一。防爆离心式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。

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。由于进气箱出口速度大致与叶轮的进口速度一样。

进气箱对离心风机性能的影响可知在进气箱出口与防爆离心式风机叶轮进口处存在涡旋现象，研究中发现该涡旋与流量大小有关，在大流量区涡旋不明显，且位于进气箱侧的叶轮叶套的进口处，随着流量的减小，涡旋形状更加的明显，并向进气箱出口方向B侧偏移。可以看出，原始风机叶轮流道内靠近出口处形成涡旋，主要原因是叶片出口附近存在较为严重的边界层分离现象。（4）进口调节阀宜优先选用叶片阀，它在工作时能实现管道内输送介质的均匀分布，防止产生剧烈涡流而发生振动。防爆离心式风机叶片表面存在附面层，随着叶轮旋转，吸力面和压力面附面层的结构和形态是不同的。

煤矿生产中， 掘进工作面是主要的产尘环节。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防爆离心式风机的重要结构，其结构形式对风机性能有很大的影响。主要从集流器优化对离心风机金属叶轮稳定运行影响、窝壳优化对离心风机金属叶轮稳定运行影响、电机优化对离心风机金属叶轮稳定运行影响，以及叶片形状优化对防爆离心式风机金属叶轮稳定运行影响四个方面进行分析，为保证金属叶轮的稳定运行提供技术支持。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，在防爆离心式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。

防爆离心式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。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。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：防爆离心式风机出口或对称轴处k/n0和/n0。