5-51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。5-51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。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5-51风机叶轮流道的充盈性差。离心风机的效率曲线如图6，无进气箱情况下在流量为2.82kg/s，压力为3 106.23Pa 时，达到较率68.64%；加进气箱后在流量为1.68kg/s，压力为2 775.54Pa，达到较率59.45%，通过与原始风机对比可知，加进气箱后其较率降低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5-51风机相比其区域比较窄，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，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。

煤矿生产中， 掘进工作面是主要的产尘环节。并考虑粘性应力的作用对原有k-ε计算模型进行修正，以期提高数值计算结果的准确度，为CFD数值模拟预测风机性能的可靠性提供参考。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5-51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5-51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。

5-51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。与原风机相比，在额定工况点A声级降低约4．5dB(A)，在大流量工况下，A声级降低约3．6dB(A)，在小流量工况下，A声级降低约1．9dB(A)。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。

5-51风机对比分析

在额定转速下， 假定风机进出口处截面上动压静压均匀分布，对风机进口、出口压力及压差，集流器进出口压力及其压差进行统计。以离心风机在掘进工作面环境下的运行工况为依据，进行5-51风机参数设置：流量取22806。取点方法：在截面中心为轴心，周边均匀取了20 个点，之后计算取其平均值，可以看出，同流量下，加米字形集流器的静压和全压差分别为-4 389.0 Pa 和-2 252.9 Pa，而普通圆弧形集流器的压差为-982.9 Pa 和-32.1 Pa，相比可以看出，5-51风机 加米字形集流器导流效果比普通圆弧形集流器好。但是同流量下，普通圆弧形集流器比加米字形集流器风机压差大，有效值大2 366 Pa，风机全压差加米字形比普通圆弧形小2 350.8 Pa，减少的这部分能量用于摩擦发热。说明集流器经过改造提高了粉尘流的导流能力，提高了风机的性能。

本文对掘进工作面5-51风机集流器结构进行了改进研究。Sheard通过研究加进气箱的通风机，在5-51风机叶轮进口加导流板控制叶轮进口的非均匀气流，结果表明在叶轮进口加导流板能够提高风机的全压，并得出了叶片根部断裂的原因。并对改进前、后的结构的集流器导流效果做了理论分析。然后应用Fluent 流体软件对其进行了数值建模分析， 充分认识离心分机内部流场流体的流动规律，并得到集流器及整个风机的压力云图，截面所受阻力云图，并取点做了统计分析。研究结果表明：5-51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。但是集流器由于增加米字形支撑架，造成集流器截面的摩擦力增大，消耗了风机的一部分动能。但对大型除尘离心风机总体来看，采用该结构大大减少制造难度和加工成本，提高了经济效益。