综上所述，本文通过结构优化对离心风机金属叶轮稳定运行影响进行研究，简要分析了各部件结构优化对离心风机金属叶轮稳定运行的影响。但由于种种原因，造成风机超过允许范围的振动的现象并不少见，严重的剧烈振动会造成风机本体及其关联设备***的设备事故，甚至还会造***身安全事故。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9-22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。各部件结构优化对离心风机金属叶轮稳定运行的影响

集流器优化对9-22风机金属叶轮稳定运行的影响

集流器的工作原理是通过将气流均匀地送入叶轮进口截面，以达到提高9-22风机叶轮的效率以及风机整体性能的目的。集流器的结构形式对气流的流动损失以及金属叶轮的平稳运行都有很大影响，因此对集流器的结构优化是非常重要的。（2）在振动比较明显的管段上加装管道减震器，使管道与风机壳体呈柔性连接，减小或缓冲振动。在设计集流器的结构时，应确保较大程度地符合金属叶轮附近气流的流动情况，同时还应保证集流器内气流的平稳运行。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9-22风机的损失，导致离心风机效率降低。因此，必须优化集流器结构，通过减小集流器的锥度、增加喉部半径的方式，提高离心风机的效率，保证金属叶轮的平稳运行。

9-22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。Bartenwerfer等将蜗板外侧消声部分的外壳做成方形，里面填充消声材料对离心风机进行降噪试验研究，使改进后的风机A声级降低了9～12dB(A)。

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9-22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。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。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。9-22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。

原9-22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。测量时，除地面外无其他的反射条件，测点位置D距地面的高度与风机出口中心持平，水平方向上与出气口轴线成45°，距离出气口中心L=1m。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) 。

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9-22风机包括电机的高频振动噪声过滤程度明显。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。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。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) ，9-22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。

为改善9-22风机受气体粘性影响导致流动分离加剧的现象，在传统蜗壳型线设计理论的基础上，研究气体粘性力矩对蜗壳壁线分布的影响，并采用动量矩修正方法对其进行改型设计。9-22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。另外，为真实反映风机内流场分布情况，在标准k-ε 计算模型的扩散项中加入粘性应力作用，使其高计算误差降低至3%。对比分析改型前后风机数值模拟计算和试验测量结果可知，采用修改的k-ε 模型进行计算发现改型后风机内旋涡强度减小，蜗壳出口靠近蜗舌处流动分离得到改善。试验结果表明：改型9-22风机出口静压提升约25Pa，较大全压效率较原型机提升约10%。

同时，由于蜗壳张开度扩大能够***流动分离，使蜗舌附近区域的旋涡强度及其影响区域减小，从而有效地降低了多翼离心风机噪声2.5dB。多翼离心风机广泛应用于国民经济的各个领域，是工业生产中主要耗能设备之一，蜗壳作为离心风机中不可或缺的基本元件，其结构的不对称性及内部流动的复杂性会对叶轮出口气流角造成较大影响，使其沿圆周方向呈现出明显的不对称性。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。而在风机实际运行过程中，9-22风机叶轮出口气流与蜗壳壁面间存在强烈的非定常干涉，使得蜗壳壁面成为风机的主要噪声源。因此提高蜗壳型线设计水平，不仅能改善风机气动性能，还能达到降低噪声的效果。目前国内外学者对离心风机蜗壳型线的研究，主要集中在寻找能真实反映蜗壳内流体流动状态的设计方法。