鼓風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于冶金、化工、鋼鐵、水泥等重工業(yè)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是整體結(jié)構(gòu)緊湊，葉輪寬徑比小，內(nèi)、外徑比小，長、短葉片分布均勻，壓力系數(shù)高，流量系數(shù)小，因此常用于高壓、小流量場合。針對風(fēng)機(jī)效率低、加工工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)，提出了一種改進(jìn)的風(fēng)機(jī)效率設(shè)計(jì)方案，并采用CFD數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行了分析驗(yàn)證。通過對改進(jìn)后的鼓風(fēng)機(jī)的數(shù)值計(jì)算，在第二種改進(jìn)方案中通過增加葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑來提高風(fēng)機(jī)的總壓。

本文對風(fēng)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)和設(shè)計(jì)的主要思路是利用N-S方程和SSTK-U湍流模型計(jì)算斜槽風(fēng)機(jī)樣機(jī)的流量。數(shù)值計(jì)算結(jié)果與原始測量數(shù)據(jù)吻合較好，證明了該計(jì)算模型和數(shù)值計(jì)算方法的可行性。通過對鼓風(fēng)機(jī)不同截面的等值線和流線的觀測，分析了葉輪通道內(nèi)流動損失的原因。通過控制葉片吸力面邊界層的分離，降低了風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流動損失。針對風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動狀況，提出了三種不同的改進(jìn)方案。在改進(jìn)方案不能滿足性能要求的情況下，對風(fēng)機(jī)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。為了使風(fēng)機(jī)葉片通道內(nèi)的流動更加合理，根據(jù)葉輪通道截面面積逐漸變化的原理，建立了風(fēng)機(jī)葉片型線形成的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)該數(shù)學(xué)模型完成了風(fēng)機(jī)葉片型線的設(shè)計(jì)。風(fēng)機(jī)葉片的設(shè)計(jì)采用“雙圓弧”成形方法，不僅簡化了風(fēng)機(jī)的加工工藝，而且使風(fēng)機(jī)的總壓力提高到5257pa，效率提高到68%。最后介紹了離心風(fēng)機(jī)的瞬態(tài)計(jì)算方法，分析了瞬態(tài)計(jì)算中時(shí)間步長的選擇原則。采用瞬態(tài)數(shù)值方法對新設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過對樣機(jī)計(jì)算結(jié)果與原始測量數(shù)據(jù)的比較，詳細(xì)分析了SSTK-U湍流模型的精度，為離心風(fēng)機(jī)數(shù)值計(jì)算選擇湍流模型提供了良好的參考。在瞬態(tài)計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定后，鼓風(fēng)機(jī)采用FW-H模型計(jì)算了設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的氣動噪聲，遠(yuǎn)場噪聲值為58dB。

通過對鼓風(fēng)機(jī)不同方案的改進(jìn)，得出如下結(jié)論：向內(nèi)延長斜槽風(fēng)機(jī)葉輪的短葉片，可以有效地減小風(fēng)機(jī)所需的扭矩，提高風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)條件下的效率；當(dāng)S型后緣角為5度，葉片傾角適當(dāng)增大時(shí)，可有效降低空調(diào)風(fēng)機(jī)噪聲。延長斜槽風(fēng)機(jī)葉輪的長葉片和短葉片，可以提高風(fēng)機(jī)的效率。外擴(kuò)可以明顯提高風(fēng)機(jī)的總壓，但隨著總壓的增大，風(fēng)機(jī)所需的扭矩也隨之增大。因此，風(fēng)扇的效率幾乎不變。減小斜槽離心風(fēng)機(jī)樣機(jī)蝸殼與葉輪的間隙，不僅可以提高風(fēng)機(jī)的總壓，而且可以降低風(fēng)機(jī)所需的扭矩，提高效率2.1%。通過對鼓風(fēng)機(jī)樣機(jī)內(nèi)部流動的分析，提出了三種不同的改進(jìn)方案，每種方案都提高了風(fēng)機(jī)的一定性能參數(shù)。

風(fēng)機(jī)短葉片向內(nèi)加長，提高風(fēng)機(jī)效率；通過對方程的簡化處理，鼓風(fēng)機(jī)按照等邊基元法和不等邊基元法可以快速完成蝸殼型線的繪制。風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)直徑增大，風(fēng)機(jī)總壓增大；蝸殼舌與風(fēng)機(jī)葉輪間隙適當(dāng)減小，風(fēng)機(jī)總壓和效率提高。證實(shí)了。但鼓風(fēng)機(jī)仍采用復(fù)雜的曲面葉片結(jié)構(gòu)，這不會改善風(fēng)機(jī)加工工藝的復(fù)雜故障，每一個改進(jìn)方案都不能改善風(fēng)機(jī)葉片通道內(nèi)的流動特性，使風(fēng)機(jī)的總壓力值達(dá)到5000pa以上，且沖擊力較大。提高風(fēng)扇的效率。如果只重新設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的葉輪結(jié)構(gòu)，必然會導(dǎo)致葉輪與風(fēng)機(jī)蝸殼結(jié)構(gòu)不匹配，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)性能急劇下降。因此，本文采用現(xiàn)代風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)理論，以全壓5000pa、轉(zhuǎn)速2900rmp、鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量1300hm/3為設(shè)計(jì)目標(biāo)，對風(fēng)機(jī)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，以滿足合作公司的性能要求，提高風(fēng)機(jī)的整體性能。在設(shè)計(jì)中，主要介紹了風(fēng)機(jī)葉輪、蝸殼和集熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇方法，介紹了葉片結(jié)構(gòu)的選擇。

風(fēng)機(jī)葉輪參數(shù)選擇葉輪是風(fēng)機(jī)的主要部件，葉片是將能量傳遞給流體的部件。因此，風(fēng)機(jī)葉輪的設(shè)計(jì)與風(fēng)機(jī)所需的流量和壓力有很大的關(guān)系。目前國內(nèi)外葉輪主要尺寸的選擇方法不同。這是一種廣泛使用的方法。鼓風(fēng)機(jī)總壓tfp與葉輪外徑、轉(zhuǎn)速n和葉片出口安裝角的關(guān)系，確定鼓風(fēng)機(jī)葉輪的外徑。下面逐步介紹了風(fēng)機(jī)葉輪參數(shù)的選擇方法。原型斜槽風(fēng)機(jī)出口安裝角度為140度。增大前向離心風(fēng)機(jī)葉片的出口安裝角，不僅可以提高風(fēng)機(jī)的總壓，而且可以增加噪聲，降低風(fēng)機(jī)的效率。為了降低設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的噪聲值，提高風(fēng)機(jī)的效率，選用葉片出口安裝角2aβ為120度。在實(shí)際應(yīng)用中，總壓系數(shù)不僅與葉片出口安裝角有關(guān)，而且與葉輪的相對幾何尺寸有關(guān)。通常，風(fēng)扇的比轉(zhuǎn)速用來表示葉輪的不同幾何形式。在風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速和葉片出口安裝角選擇完畢后，根據(jù)風(fēng)機(jī)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)繪制了鼓風(fēng)機(jī)總壓系數(shù)與葉片出口安裝角（at2~beta_u）曲線的關(guān)系，并進(jìn)行了計(jì)算。在現(xiàn)有鼓風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上，通過對引風(fēng)機(jī)葉輪的改造，在不進(jìn)行電機(jī)技術(shù)改造的情況下，對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，提高引風(fēng)機(jī)的出力，以滿足反硝化和靜電沉淀的總阻力。已完成風(fēng)機(jī)總壓系數(shù)的計(jì)算。