葉輪、蝸殼和集熱器是離心風(fēng)機(jī)的三個(gè)主要部件。在沒有合適、高效的風(fēng)機(jī)或模型的情況下，可以根據(jù)風(fēng)機(jī)相似原理制作模型，然后將模型試驗(yàn)的結(jié)果轉(zhuǎn)換為機(jī)器的實(shí)際結(jié)果，完成風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)。下面詳細(xì)介紹了各構(gòu)件及主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的研究進(jìn)展。離心風(fēng)機(jī)葉輪的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有：葉輪出口直徑、葉輪出口寬度、葉輪進(jìn)口直徑、風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)口寬度、葉片數(shù)、葉片進(jìn)出口安裝角度。對(duì)于風(fēng)機(jī)的整體性能，除葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)外，葉輪葉型直接影響風(fēng)機(jī)葉片通道內(nèi)的流動(dòng)特性，對(duì)風(fēng)機(jī)的總壓和效率等性能參數(shù)也有很大的影響。目前離心風(fēng)機(jī)葉片型線主要有單圓弧葉片、雙圓弧拼接葉片、S型葉片和等減速流型葉片。此外，學(xué)者們還研究了三維葉片技術(shù)和扭葉片。根據(jù)葉片出口安裝角度的不同，葉片的安裝方式有三種：前向、徑向和后向。許多學(xué)者對(duì)上述葉片型線的性能進(jìn)行了大量的研究，并深入分析了不同葉片結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。對(duì)單圓弧葉片和恒減速葉片離心風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，等減速流型的葉輪不僅使葉輪通道內(nèi)的壓力梯度變化更為規(guī)律，而且有效地削弱了風(fēng)機(jī)葉輪出口的射流尾流結(jié)構(gòu)，從而有效地降低了離心風(fēng)機(jī)的流量損失、擴(kuò)散損失和出口。與單圓弧葉片相比，有效地提高了混合損失的效率。

處理措施就是聯(lián)軸器的重新找正，確保同心度在偏差允許值內(nèi)。結(jié)果表明，數(shù)值計(jì)算方法可以定性地計(jì)算出風(fēng)機(jī)的噪聲值，但由于計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值之間存在較大誤差，無法替代噪聲的實(shí)驗(yàn)研究。聯(lián)軸器對(duì)中找正應(yīng)注意的是：一是，應(yīng)以風(fēng)機(jī)的聯(lián)軸器為基準(zhǔn)，測(cè)定和調(diào)整風(fēng)機(jī)電機(jī)來保證電機(jī)與風(fēng)機(jī)兩軸線同軸；二是，電機(jī)的四個(gè)地腳螺栓必須對(duì)角均勻緊固后才能讀數(shù)；三是，盤動(dòng)聯(lián)軸器時(shí)轉(zhuǎn)向應(yīng)與風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向一致。調(diào)整的順序應(yīng)是；首先，使兩聯(lián)軸器軸線平行，即先保證軸向百分表的四個(gè)讀數(shù)相差值符合本文表1 的允許值；其次，使兩聯(lián)軸器軸線同高，即先調(diào)整左右徑向偏差，最后調(diào)整上下高差，直至符合本文的允許值。在實(shí)際工作中，常用的打表工具———磁性表座雖然使用簡(jiǎn)便，但卻存在著剛性不足和適用條件受限的不良情況。

對(duì)于重要和安裝要求高的風(fēng)機(jī)，有必要設(shè)計(jì)和制作一個(gè)專用表架配合百分表進(jìn)行測(cè)量，風(fēng)機(jī)主要由抱箍、角鋼表架等組成。Baloni等采用實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)具有相同葉輪，風(fēng)機(jī)蝸殼采用等環(huán)量法與等平均速度法成型的離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)特性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明采用等平均速度法成型的蝸殼內(nèi)部氣流的速度梯度與壓力梯度都小于采用等環(huán)量法成型的蝸殼，內(nèi)部流動(dòng)情況更優(yōu)。，主要是U102 除塵風(fēng)機(jī)振動(dòng)偏大需重新校正聯(lián)軸器對(duì)中?，F(xiàn)場(chǎng)檢修人員反映，在打表過程中，徑向百分表下方讀數(shù)不時(shí)出現(xiàn)異常情況：電機(jī)墊高已經(jīng)很明顯，但讀數(shù)卻不變或變?。ó?dāng)時(shí)百分表探頭打在風(fēng)機(jī)端半聯(lián)軸器上，此情況下，如電機(jī)墊高，徑向百分表在下方讀數(shù)應(yīng)增大）。異常讀數(shù)的出現(xiàn)，嚴(yán)重干擾了檢修正常進(jìn)行。憑多年經(jīng)驗(yàn)并仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)聯(lián)軸器轉(zhuǎn)到最下方時(shí)，百分表探頭已脫離半聯(lián)器近0.5 mm，即此時(shí)百分表探頭已不起作用，百分表出現(xiàn)假讀數(shù)。

將建立好的風(fēng)機(jī)三維模型導(dǎo)入ICEM 軟件進(jìn)行混合網(wǎng)格的劃分。改善完成后按照風(fēng)機(jī)原型機(jī)的數(shù)值計(jì)算方法，對(duì)改善后的風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，能夠看出通過向內(nèi)延伸斜槽式離心風(fēng)機(jī)的短葉片，將風(fēng)機(jī)的所需扭矩由4。其中進(jìn)出口和葉輪區(qū)域采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，而蝸殼部分由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是電動(dòng)機(jī)周圍結(jié)構(gòu)并非規(guī)則模型，故采用適應(yīng)性較強(qiáng)的非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格，具體網(wǎng)格如圖3 所示。綜合考慮動(dòng)靜耦合區(qū)域?qū)?shù)值模擬預(yù)測(cè)結(jié)果的影響，在進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，對(duì)邊界層進(jìn)行加密處理，其較低網(wǎng)格質(zhì)量雅克比[14]在0.3 以上。為了保證數(shù)值計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免網(wǎng)格誤差對(duì)其模擬結(jié)果造成影響，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證，如表1 所示。綜合考慮計(jì)算精度和計(jì)算效率可知，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)為25 萬左右時(shí)預(yù)測(cè)結(jié)果較為合理，最終確定整個(gè)計(jì)算域的網(wǎng)格數(shù)為2513558。k-ε 模型作為最為普遍有效的湍流模型，能夠計(jì)算大量的各種回流和薄剪切層流動(dòng)，被廣泛應(yīng)用于各類風(fēng)機(jī)的數(shù)值求解計(jì)算中。

由于有梯度擴(kuò)散項(xiàng)，模型k-ε 方程為橢圓形方程，故其特性同其他橢圓形方程，需要邊界條件：風(fēng)機(jī)出口或?qū)ΨQ軸處k / n0和/ n0。與樣機(jī)的內(nèi)部流程相比，該流程有了很大的改進(jìn)，效率也有了很大的提高。但上述邊界條件只針對(duì)高雷諾數(shù)而言，在固體壁面附近，流體粘性應(yīng)力將取代湍流雷諾應(yīng)力，并在臨近固體壁面的粘性底層占主要作用。而多翼離心風(fēng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)尺寸小、相對(duì)馬赫數(shù)低，氣體黏性力在流體流動(dòng)過程中起重要作用，因此，在實(shí)際運(yùn)用過程中，標(biāo)準(zhǔn)k-ε 模型由于未充分考慮粘性力的影響，導(dǎo)致計(jì)算模型出現(xiàn)偏差。運(yùn)用Visual C++將上述修正函數(shù)編寫為UDF代碼，并導(dǎo)入Fluent 內(nèi)置Calculation module。為符合實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，風(fēng)機(jī)進(jìn)出口邊界條件設(shè)置為壓力入口和壓力出口，出口壓降與動(dòng)能成正比，從而避免在進(jìn)口和出口定義一致的速度分布[15]。最后以CFD 計(jì)算的定常結(jié)果作為初始條件，進(jìn)行非定常數(shù)值計(jì)算。