为探究离心通风机蜗壳内气体的流动特性,评估风机的性能变化,提高数值计算的准确度,以指导后续的气动性能试验和优化设计工作。本文针对某工业用单吸入离心通风机进行数值模拟计算与试验研究。结果表明,该型风机的深蜗舌结构对其流场特性的影响在高效工作区是积极的;经过无因次换算,并考虑传动组机械扭矩损失和内泄漏损失后,数值计算与试验测试结果基本吻合。

汽车的噪音是汽车的主要性能指标之一。车内噪音大,不但给司机和乘员带来了极大的疲劳,而且还会对行车的安全性造成一定的影响。为了控制了各种车辆的机械噪声源,采用新型吸声材料,改善了乘员舱的密封性,使其成为汽车内部的主要噪声源。离心式通风器是空调的动力来源,它在运行过程中会产生较大的气流噪音,是整个空调系统的主要噪声来源。所以,对离心式空调通风系统的气动噪声进行研究,具有很大的实用价值。

离心通风机的蜗舌半径对通风机的性能具有重要的影响作用,从而影响煤矿井下开采的通风安全性。采用有限元仿真的形式对不同蜗舌半径下通风机的静压值进行分析可知,较小的蜗舌半径时通风机内部的静压值较高,且内部流场的分布稳定,可以提高通风机的气动性能,由此可为离心通风机的设计使用提供指导。

为解决CRH5型高寒动车组牵引辅助变流器风机国产化应用,以一种多工况离心通风机为研究对象,针对应用于动车组特殊使用条件,利用流体计算软件FLUENT,对该离心通风机的气动方案进行了设计及试验验证。通过合理选择叶轮直径、叶片进出口角度和最优化匹配集流器、蜗壳等方法,以提高整机高效工作范围,使之满足使用需求。研究结果表明该离心通风机具有多工况、高效、低噪的气动性能优点,各项技术指标达到国外同类产品的水准,成功实现该产品国产化。

为了提高离心通风机的气动效率,进而实现节能减排和保护环境,提出了一种基于Kriging回归的代理模型用于离心通风机的气动优化。首先,通过拉丁超立方采样设置初始样本点,构建样本点对应下的离心通风机结构模型;进而用CFX软件计算其结构参数对应下的气动性能响应参数;其次,构建Kriging回归的代理模型用于表征初始样本点参数与气动性能响应参数间的耦合对应关系;最后把代理模型嵌入到智能优化算法中,并以气动效率最大为目标进行函数迭代寻优,进而寻得最佳的叶轮结构参数,优化后风机的工况效率从76%提高到80.9%,气动效率明显提高。

对离心通风机安装架上减振垫处连接点进行了导纳试验研究。试验结果表明,在1/3倍频程频率范围为2～3150Hz内,该通风机与电力机车连接点处的导纳特性曲线总体变化比较平缓,达到了减振的设计效果。

本文指出了提高离心通风机性能的若干途径。在4-69№5A离心风机的研制中，将这些想法应用于气动和结构设计的改进和试验。新机与目前广泛使用的4-72№5A离心风机相比，设计点处全压效率提高6%，噪声下降4dB。

归纳与分析了离心通风机气动噪声数值研究的现状，对涡声理论在宽频噪声研究中的可行性进行了探讨，并指出了目前离心通风机气动噪声数值研究所面临的主要问题。可为离心通风机气动噪声产生机理和数值预测的研究提供参考。

选取某一大比转速离心通风机为研究对象，分别以等边基元法、不等边基元法和阿基米德螺旋线方程法绘出蜗壳外型线。在三维建模软件CATIA中完成风机实体造型，用Fluent进行三维数值模拟，得到详细的风机内部流场。对比以上3种不同的蜗壳绘制方法对通风机流动性能的影响，对计算结果进行了分析并得出了结论。

针对某双吸离心通风机,生产企业为节约成本,对风机轴向尺寸、进气室和蜗壳形线等结构参数进行了重新设计。为验证改进方案是否对风机气动性能产生较大影响,本文对原型风机和改进后风机的流场进行数值模拟,并在此基础上分析了相关流动特征及外特性之间的关联性。研究结果表明改进后的风机气动性能大幅下降,流场细节的对比分析发现进气室和蜗壳的改进对风机性能的负面影响最大。最后对风机气动性能的后续改进提出建议。