鼓風(fēng)機(jī)蝸殼優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究進(jìn)展橫截面面積的圓周變化、橫截面形狀、橫截面的徑向位置、蝸殼入口位置、蝸舌的結(jié)構(gòu)是蝸殼的五個(gè)主要幾何參數(shù)。其中蝸舌的位置、角度和形狀，在避免內(nèi)部沖擊、減少分離損失和降低噪聲等方面起著重要的作用。蝸殼的各幾何參數(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)的影響并不是獨(dú)立的，它們之間既相互關(guān)聯(lián)，又相互影響，因此，在確定這些幾何參數(shù)時(shí)要進(jìn)行考慮。采用數(shù)值計(jì)算與響應(yīng)面法相結(jié)合的手段對(duì)蝸殼的三個(gè)主要幾何參數(shù)(蝸殼出口的擴(kuò)張角、葉輪的露出長(zhǎng)度、蝸舌間隙)進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果表明通過優(yōu)化蝸舌間隙和葉輪的露出長(zhǎng)度，不僅可以提高風(fēng)機(jī)的效率，還可以降低風(fēng)機(jī)的A聲級(jí)噪聲。按一維設(shè)計(jì)理論(等環(huán)量法)蝸殼型線應(yīng)為一條對(duì)數(shù)螺旋線。通過對(duì)方程的簡(jiǎn)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。離心風(fēng)機(jī)的主要作用是保證空氣供給，稀釋有害氣體，降低煤塵濃度，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有重要意義。鼓風(fēng)機(jī)采用改進(jìn)的等邊基元法繪制離心風(fēng)機(jī)的蝸殼型線，通過數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明采用改進(jìn)的等邊基元法繪制蝸殼型線，不僅可以提高離心風(fēng)機(jī)的效率，還可以降低風(fēng)機(jī)的噪聲。在蝸殼型線一維設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上，通過考慮氣體粘性因素的影響，對(duì)風(fēng)機(jī)原外殼進(jìn)行了改進(jìn)。研究結(jié)果表明，通過考慮氣體粘性，對(duì)蝸殼型線進(jìn)行改進(jìn)，可以減小蝸殼內(nèi)的流動(dòng)損失，提高風(fēng)機(jī)的效率。

鼓風(fēng)機(jī)采用SolidWorks三維建模軟件對(duì)斜通道離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行了三維建模，對(duì)整個(gè)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行了建模。由于斜槽風(fēng)機(jī)葉片采用無氣鋼板焊接而成，為了簡(jiǎn)化網(wǎng)格生成，提高網(wǎng)格質(zhì)量，采用無厚度曲面建立了離心風(fēng)機(jī)的三維模型。鼓風(fēng)機(jī)的網(wǎng)格生成方法可分為結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。一般來說，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格計(jì)算的收斂速度是快而好的。然而，在一些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)中，很難生成結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。在結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成過程中，邊上節(jié)點(diǎn)的數(shù)目發(fā)生變化，往往導(dǎo)致相應(yīng)的邊節(jié)點(diǎn)發(fā)生許多變化。網(wǎng)格生成通常占用CFD分析師的大部分時(shí)間。針對(duì)這一問題，本文采用混合網(wǎng)格對(duì)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，即結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格相結(jié)合的方法。結(jié)構(gòu)網(wǎng)格用于劃分葉輪的葉片通道。由于葉片位于葉輪各通道的連接處，葉片為非線性結(jié)構(gòu)。在劃分結(jié)構(gòu)網(wǎng)格時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生負(fù)體積。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)直徑增加到500m時(shí)，風(fēng)機(jī)總壓力增加到4835pa，但風(fēng)機(jī)扭矩相應(yīng)增大，風(fēng)機(jī)效率降低。因此，采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分進(jìn)氣道上部，并對(duì)靠近壁面和葉片的網(wǎng)格進(jìn)行加密。邊界附近第1層的厚度為0.01 mm，這確保壁上的Y+值在湍流模型要求的范圍內(nèi)?？紤]到后期改善鼓風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的便利性，葉輪與蝸殼分開嚙合，并在相應(yīng)的表面建立接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。葉輪外場(chǎng)計(jì)算網(wǎng)格為1224917殼體和1281713網(wǎng)格。

鼓風(fēng)機(jī)葉片吸力側(cè)形成的低能流積聚的“尾跡區(qū)”，形成“射流-尾流”結(jié)構(gòu)。加進(jìn)氣箱后，風(fēng)機(jī)葉輪尾緣處的“尾跡-射流”更加的嚴(yán)重，風(fēng)機(jī)模型尾跡區(qū)占了比較大的空間，減少了風(fēng)機(jī)流道有效面積。在小流量區(qū)，風(fēng)機(jī)內(nèi)部的流場(chǎng)分布發(fā)生偏心現(xiàn)象(C 處)，葉輪流道E 側(cè)，氣體比較充實(shí)，葉輪流道F 側(cè)氣體分布較差，與原始風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)分布相比，其鼓風(fēng)機(jī)葉輪流道的充盈性差。離心風(fēng)機(jī)的效率曲線如圖6，無進(jìn)氣箱情況下在流量為2.82kg/s，壓力為3 106.23Pa 時(shí)，達(dá)到較高效率68.64%；加進(jìn)氣箱后在流量為1.68kg/s，壓力為2 775.54Pa，達(dá)到較高效率59.45%，通過與原始風(fēng)機(jī)對(duì)比可知，加進(jìn)氣箱后其較高效率降低8.19%。同樣由圖6 效率曲線對(duì)比圖可知,加進(jìn)氣箱后風(fēng)機(jī)整體效率降低，與原始鼓風(fēng)機(jī)相比其高效區(qū)域比較窄，縮短了工作區(qū)域，且加進(jìn)氣箱后較優(yōu)工況點(diǎn)向小流量區(qū)偏移。加進(jìn)氣箱后，離心風(fēng)機(jī)的全開流量降低，與無進(jìn)氣箱相比，流量降低了16.9%。由圖7 可知，加進(jìn)氣箱不僅降低了風(fēng)機(jī)的全開流量，其全壓也有所減少。邊界及初始條件1）集熱器入口設(shè)為入口邊界，葉輪出口設(shè)為出口邊界，葉輪前盤、后盤和葉片的實(shí)體壁設(shè)為實(shí)體壁，轉(zhuǎn)輪邊界面與下一周期轉(zhuǎn)輪邊界面之間的連接設(shè)為PE。風(fēng)機(jī)性能測(cè)試采用C 型試驗(yàn)裝置對(duì)帶進(jìn)氣箱的離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行了性能測(cè)試，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)按GB/T 1236-2017《工業(yè)通風(fēng)機(jī)用標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)道進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)》執(zhí)行。