4-72风机是广泛应用的一种机械，它的工作原理是将机械能转化成气体的压力能，进而排送气体，在建筑业、钢铁业和农业等领域都有应用。金属叶轮是离心风机的重要组成部分，对于离心风机的安全运行和性能起着决定作用。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。随着经济的发展以及技术的发展，老旧的离心风机已经不能适应现代化发展的需要。因此，对4-72风机进行结构优化成为了人们广泛关注的问题。离心风机结构优化对金属叶轮的稳定运行起着重要的推动作用。

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，主要通过各部件结构优化对离心风机金属叶轮稳定运行的作用作简要分析，以达到为保证金属风机的平稳运行提供理论支持的目的。离心风机和金属叶轮互相影响，互为补充。金属叶轮是离心风机的重要组成部分，在一定程度上决定着离心风机的性能。进气箱对离心风机性能的影响可知在进气箱出口与4-72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。同时，离心风机的结构优化又促进了叶轮的平稳运行。离心风机广泛应用于锅炉引风、***空调系统等多个领域，为人们的生产生活带来了极大的便利。然而离心风机也会造成大量的能源消耗，必须实现对离心风机的结构优化，以保证金属叶轮的平稳运行，达到节约能源的目的。

将4-72风机模型导入ICEM 进行网格划分，网格划分过程中对离心风***键部位要进行加密处理，如叶轮、集流器、蜗舌、进气箱的转角处等。对风机的进口与出口适当延长，以保证计算的稳定性。首先，使两联轴器轴线平行，即先保证轴向百分表的四个读数相差值符合本文表1的允许值。考虑到离心风机结构的复杂且不规则性，本文采用非结构四面体网格进行划分，其中无进气箱的离心风机网格数量约370万，网格质量为0.3以上；带进气箱的离心风机网格数量为380万，网格质量为0.3以上。

4-72风机采用标准k-?模型，壁面函数为Scalable，数值计算方法为高阶求解格式，求解格式为一阶格式。由于通风机转速低，马赫数小，可认为气流为不可压缩定常流动。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%。进口给定质量流量，出口给定静压,壁面条件为无滑移边界，转速为1 480r/min，并将流动区域分为静止域与旋转域，两者通过Interface连接，连接模型为普通连接，坐标变换为转子算法，网格连接方式为GGI。本文所研究的某离心风机叶轮有均布的16 个前向的大小叶片，其内部流场较为复杂，为了揭示4-72风机内的流场特性，对风机进行全三维数值模拟。先单独分析了进气箱内部流场特性，然后对进气箱与风机进行一体化分析，研究进气箱对离心风机性能的影响。

4-72风机在大流量区计算值比实测值偏高，小流量区计算值比实测值偏低，但是整体上计算结果与实测结果基本吻合。由效率曲线图可知，大流量区计算结果比实测结果偏高，小流量区计算结果比实测结果偏低，说明计算结果与实测结果吻合。4-72风机的噪声在小流量区，带进气箱的离心风机噪声低于不带进气箱，随着流量的增加，带进气箱的风机噪声显著提高，在大流量区，明显的高于不带进气箱的噪声。通过实验值与计算值的对比，CFX 软件的数值模拟结果与实测结果一致，由此验证了采用CFX 软件对带进气箱的离心风机的数值模拟是可靠的。

试验噪声分析

离心风机的噪声按照流体动力声源的发声机制，分为三类：1）单极子，2）偶极子，3)四极子，风机正常工作状态下产生的噪声主要来源于偶极子源。根据GB/T2888-2008《风机和罗茨鼓风机噪声测量方法标准》对有无进气箱离心风机的噪声进行测试。但后盖板加装消声材料，恰好吸收了电机的部分噪声，因此后盖板加装吸声材料降低风机噪声明显。试验地点：浙江上风高科专风实业有限公司CNAS 检测中心；采用声级计对风机出口处的噪声进行测试，测试方式及仪器。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。

4-72风机的噪声在小流量区，带进气箱的离心风机噪声低于不带进气箱，随着流量的增加，带进气箱的风机噪声显著提高，在大流量区，明显的高于不带进气箱的噪声。

以4-72风机蜗壳与叶轮出口在半径方向上的间距随方位角线性递增来优化蜗壳型线，并用试验证明了良好的蜗壳型线不仅能提高风机效率及全压，还能改变流量-压力曲线的变化趋势；BEENA等[11]通过应用层次分析法（AHP），对蜗壳的重要几何参数进行了优先排序，阐明了各参数对离心风机性能的影响;4-72风机采用3种不同流量的五孔探头，测量了风机蜗壳内流体的三维流动，得出传统一维蜗壳型线设计方法忽略了风机内部严重的泄漏情况，应根据流体实际流动进行修正的结论。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。本文在传统蜗壳型线设计理论基础上，以某抽油烟机用多翼离心风机为研究对象，

4-72风机采用动量矩修正方法对其进行性能优化。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。4-72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。多翼离心风机由进口集流器、叶轮及蜗壳组成，具体结构如图1所示。其设计转速n=1200r/min，设计流量Qv=0.15m3/s，主要尺寸参数为：4-72风机蜗壳宽度b1152mm，叶轮内径1D210mm,叶轮外径2D246mm，叶片进口安装角178A，叶片出口安装角2160A，叶片圆弧半径r14mm，叶片数z60。为了提供更好的来流条件，给定较为准确的边界条件，本研究在利用Solidworks软件对风机进行三维建模时，分别将进风区域和出风区域进行延长处理，以保证进出口气体的流动充分发展。另外，为了方便模型的建立，在尽量减小数值模拟误差的前提下对电动机结构进行一定程度的简化，