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。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离心通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

集流器优化对离心通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，以达到提高离心通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。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，离心通风机厂家，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，增加离心通风机的损失，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。

将建立好的离心通风机三维模型导入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，排尘离心通风机，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。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，对离心通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：离心通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。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，离心通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。

离心通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。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，各流量工况下离心通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，同时为下文离心通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，而在离心通风机蜗壳出口处，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。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，山东离心通风机，离心通风机运用改进后的k-ε 模型对原风机进行数值模拟，高压离心通风机，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m FR / q。

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