针对高压离心式风机具体实例，本文采用结构化网格进行数值模拟，并利用Autogrid软件提供的H型网格自动生成功能生成进水口和叶轮的终网格。高压离心式风机其他部分的网格生成是通过先划分区域，然后手动划分网格来完成的。边界及初始条件1）集热器入口设为入口边界，叶轮出口设为出口边界，叶轮前盘、后盘和叶片的实体壁设为实体壁，转轮边界面与下一周期转轮边界面之间的连接设为PE。三元匹配连接，循环数设为12。***后介绍了离心风机的瞬态计算方法，分析了瞬态计算中时间步长的选择原则。设定高压离心式风机初始静压P=1.01325*105pa，初始温度t=293K，轴向入口速度=18m/s，所有旋转壁（如前盘、后盘、叶轮叶片等）的输入速度n=1450r/min，其他非旋转壁（如蜗壳）的输入速度为零。由于流道内轴流分布不均匀，叶轮前后盘不一致，为便于比较分析，沿叶轮圆周做了A、B两段。叶轮通道内的速度和压力分布用云图和矢量图表示。给出了开槽角度对风机性能的影响。给出了叶片开槽角度对风机总压和效率的影响结果。叶片开槽使风机的总压和效率增加，但总压明显增加，效率增加不大。其中，方案7的压力和效率增加较大，总压增加3.87%，效率增加0.15%。

高压离心式风机广泛应用于冶金、化工、钢铁、水泥等重工业。其结构特点是整体结构紧凑，叶轮宽径比小，内、外径比小，长、短叶片分布均匀，压力系数高，流量系数小，因此常用于高压、小流量场合。针对风机效率低、加工工艺复杂等缺点，提出了一种改进的风机效率设计方案，并采用CFD数值计算方法进行了分析验证。叶片开槽使风机的总压和效率增加，但总压明显增加，效率增加不大。

本文对风机进行改进和设计的主要思路是利用N-S方程和SSTK-U湍流模型计算斜槽风机样机的流量。数值计算结果与原始测量数据吻合较好，证明了该计算模型和数值计算方法的可行性。通过对高压离心式风机不同截面的等值线和流线的观测，分析了叶轮通道内流动损失的原因。通过控制叶片吸力面边界层的分离，降低了风机的内部流动损失。针对风机内部流动状况，提出了三种不同的改进方案。在改进方案不能满足性能要求的情况下，对风机进行了重新设计。为了使风机叶片通道内的流动更加合理，根据叶轮通道截面面积逐渐变化的原理，建立了风机叶片型线形成的数学模型，并根据该数学模型完成了风机叶片型线的设计。风机叶片的设计采用“双圆弧”成形方法，不仅简化了风机的加工工艺，而且使风机的总压力提高到5257pa，效率提高到68%。后介绍了离心风机的瞬态计算方法，分析了瞬态计算中时间步长的选择原则。采用瞬态数值方法对新设计的风机内部流动进行了数值模拟。在瞬态计算结果稳定后，高压离心式风机采用FW-H模型计算了设计风机的气动噪声，远场噪声值为58dB。在风机设计中，根据相似原理，可以选择现有的***风机或经过试验的机型进行相似设计，以保证风机达到预期效果。

通过实验和数值模拟研究了高压离心式风机的流场，这是研究离心风机内部流动的两种主要方法。实验方法可以得到详细而准确的结果，但实验成本高，周期长。随着计算机技术和计算流体力学（CFD）的发展，数值方法在涡轮内部流动模拟中得到了广泛的应用。采用数值方法设计了离心风机的子午线廓线。以高压离心式风机为例，进行了数值计算。结果表明，采用数值计算方法可以简单、准确地得到给定子午线分布的叶轮子午线轮廓。提高风机的设计效率，具有良好的工程实用价值。提出了一种现代离心风机的设计方法，即数值计算法。离心风机分为三部分，分别计算。迭代法考虑了这三个部分之间的相互作用。研究表明，上述数值计算方法可为风机的改进设计提供良好的依据。改进后的高压离心式风机效率提高，噪声降低。研究了风机叶片安装的不均匀性。结果表明，数值计算方法可以定性地计算出风机的噪声值，但由于计算值与实验值之间存在较大误差，无法替代噪声的实验研究。采用不等距离安装叶片的方法可以有效地降低风机的峰值噪声。Baloni等采用实验方法，对具有相同叶轮，高压离心式风机蜗壳采用等环量法与等平均速度法成型的离心风机内部流动特性进行了研究，结果表明采用等平均速度法成型的蜗壳内部气流的速度梯度与压力梯度都小于采用等环量法成型的蜗壳，内部流动情况更优。

为了减少高压离心式风机蜗舌与叶轮间隙过大造成的流量损失，第三种改进方案适当减小了蜗舌与叶轮间隙。但蜗壳舌与叶轮间隙过大，会增加风机的噪声值，降低风机的性能。在前向离心风机中，蜗壳舌与叶轮之间的间隙通常为叶轮旋转直径的0.07-0.15倍。原型高压离心式风机蜗壳舌与叶轮间隙为叶轮旋转直径的0.11倍。在第三种方案中，蜗壳舌和叶轮之间的间隙分别减小到叶轮旋转直径的0.07倍和0.09倍。当蜗壳舌部间隙为叶轮间隙的0.09倍时，效果较好。可以看出，通过减小高压离心式风机蜗壳舌片间隙，蜗壳舌片附近的低压涡在设计流量条件下消失，同时蜗壳内部气体再次减少。在设计流量条件下，通过改变蜗舌与叶轮之间的间隙，可以有效地提高风机的总压，降低风机所需的扭矩，提高风机效率2.1%。（3）改造后，取消风机冷却水，风机轴承高温度为55C，满足设计要求。

（1）本文详细介绍了高压离心式风机的数值计算过程，包括模型建立、网格化（预处理）、导入求解计算、后处理等。采用数值计算方法对斜槽风机的不同流动条件进行了计算。得到了由SSTK-U湍流模型计算的总压、效率和实验值的误差值。总压和效率的较大误差分别为4%和7%。验证了数值计算结果的准确性。在蜗壳型线一维设计理论的基础上，通过考虑气体粘性因素的影响，对风机原外壳进行了改进。

（2）通过观察风机不同截面上的总压和速度等值线，可以得出离心风机的内部流动规律：由于叶轮的旋转，在叶轮入口产生较大的负压值，使空气从集尘器进入叶轮。在叶轮中，由于叶轮的转动和叶片对气体的作用，叶轮内部沿径向由内向外移动，总压值逐渐增大。较大总压力位于叶轮出口外缘和叶片压力面。由于叶片压力面速度较大，吸力面速度较小，形成了尾流结构。通过对样机计算结果与原始测量数据的比较，详细分析了SSTK-U湍流模型的精度，为离心风机数值计算选择湍流模型提供了良好的参考。