9-16离心风机广泛应用于冶金、化工、钢铁、水泥等重工业。非单调压力特性曲线表明，离心风机阻力变化较大时，风机风量变化较大，风机稳定工作面积较小。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。

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。当叶轮旋转直径增加到490m时，改进后的风机总压力增加到4765pa，相应的风机运行力矩增加到4。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9-16离心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，9-16离心风机采用FW-H模型计算了设计风机的气动噪声，远场噪声值为58dB。

在9-16离心风机样机的基础上，只增加了风机叶轮的旋转直径。因此，改进后的风扇与样机的几何相似性不满足风扇相似性原理的条件。因此，通过改进后的数值计算分析了改进效果。第二种改进方案的基本思想是在风机外壳不变的情况下，增加风机叶轮的旋转直径。离心风机及内部三维流场的计算办法依据作业原理的不同风机能够分为容积式、叶片式和喷射式三种。风机叶轮的具体改进方法在保持叶片出口安装角度不变的前提下，风机叶轮的旋转直径分别由480 mm增加到490 mm和500 mm。通过对改进后的9-16离心风机的数值计算，在第二种改进方案中通过增加叶轮的旋转直径来提高风机的总压。当叶轮旋转直径增加到490m时，改进后的风机总压力增加到4765pa，相应的风机运行力矩增加到4.65n.m，风机效率基本不变。当叶轮旋转直径增加到500m时，风机总压力增加到4835pa，但风机扭矩相应增大，风机效率降低。9-16离心风机样机蜗舌流线图表明，当气体流经样机蜗舌位置时，大量气体通过蜗舌与叶轮之间的间隙T流回蜗壳，流量损失较大。

一台带有循环通道和扩散器的后向9-16离心风机的噪声值。利用FW-H噪声计算模型和实验方法，得到了风机叶片和扩压器表面的表面力脉动和垂直速度。得到了噪声计算所需的数据，成功有效地完成了风机噪声预测任务。9-16离心风机在瞬态流场稳定后，用ffowcs-williams-hawkings方程计算设计风机的气动噪声，该方程主要描述了流场与动壁相互作用产生的气动噪声。在声学模拟理论的基础上，得到了运动固体边界与流体相互作用产生的噪声。方程右边的三个项分别代表流体。结果表明，仿生叶片的锯齿后缘结构可以有效地改变叶片后缘脱落涡的结构和频率，从而减小叶片表面的压力波动和气流对叶片前缘的影响，使A计权声压级提高。流体边界处的位移噪声、波动噪声和体积噪声分别属于单极源、偶极源和四极源。本文计算的流体是不可压缩的，单极和四极的源项可以忽略不计。9-16离心风机噪声的计算和结果分析表明，在设计风机出口外的计算区，有1100Hz的声压峰值，声压值为58dB。噪声观测点在距叶轮旋转中心2米4米处产生。风机噪声值的计算表明，1100Hz时有一个声压峰值。在远场噪声计算中，随着受流点到叶轮中心距离的增加，风机噪声值呈下降趋势。