蜗壳优化对9-12离心风机金属叶轮稳定运行的影响
蜗壳是离心风机金属叶轮的重要组成部分。（3）在条件允许下可优化出口管道，一般来说，弯头处更容易发生扰动管道而造成振动的现象，所以风机出口段宜有不小于5m的直段，以减少出口阻力损失，达到顺畅输送介质的目的。它可以通过导流与扩大压力来提高离心风机的效率。蜗壳入口气流由于受到蜗壳流动不对称的影响，导致分
9-12离心风机
蜗壳优化对9-12离心风机金属叶轮稳定运行的影响
蜗壳是离心风机金属叶轮的重要组成部分。（3）在条件允许下可优化出口管道，一般来说，弯头处更容易发生扰动管道而造成振动的现象，所以风机出口段宜有不小于5m的直段，以减少出口阻力损失，达到顺畅输送介质的目的。它可以通过导流与扩大压力来提高离心风机的效率。蜗壳入口气流由于受到蜗壳流动不对称的影响，导致分布不均的现象发生。这种分布不均匀的现象会直接堵塞叶轮出口，从而使叶轮发生周期性的加速或减速，进而降低离心风机的工作效率，缩小了9-12离心风机工作的范围，影响了金属叶轮的平稳运行。因此在蜗壳的优化设计过程中必须将蜗壳宽度对流场的影响考虑在内，合理设计外壳的宽度，降低对流场的影响。从而保证金属叶轮的平稳运行。
电机优化对9-12离心风机金属叶轮稳定运行的影响吸油烟机、空调系统等设备空间较小，为了节省空间，一般会使用内藏电动机设备。叶轮进口处的流道变窄会使前盘处脱流区域变大，从而导致金属叶轮内部损失增加。内藏电动机的长度、头部倾角等在一定程度上影响着风机性能和噪音。对内藏电动机的形状设计不当会增加金属叶轮内部的流动损失，从而导致噪声增大，离心风机性能降低。电动机的轴向长度和气流的排挤率呈正相关的关系。叶轮进口处的流道变窄会使前盘处脱流区域变大，从而导致金属叶轮内部损失增加。因此，在设计电机形状时，应充分考虑电机形状对叶轮内部流动的影响，从而提高金属叶轮的稳定性，确保离心风机的性能。
本文以9-12离心风机为研究对象，对4 种组合方式的消声蜗壳进行了试验测量，研究了每一种组合的降噪效果及对风机气动性能的影响。离心风机广泛应用于锅炉引风、空调系统等多个领域，为人们的生产生活带来了极大的便利。试验在符合ISO3745 标准的半消声室中进行，其四周墙壁及屋顶均装有消声尖劈，消声室截止频率100 Hz，本底噪声为26 dB( A) 。试验装置和测试系统按照GB/T1236－2000《工业通风机用标准化风道进行性能试验》和GB/T2888－91《9-12离心风机和罗茨鼓风机噪声测量方法》的要求设计、制造、测试。9-12离心风机进气口端连接符合GB/T 1236 规定的风机性能试验进气试验装置。使用智能压力风速风量仪测出PL3 位置的静压和PL5 处的流量压差，然后再根据其他测量的数据算出风机全压和静压试验装置。
试验采用进口堵片方式调节流量，从大流量至小流量共选取8 个工况点，分别测试每个工况点的风机流量、压力、功耗和噪声。常用的管道减震器，如KTX可曲绕橡胶接头，即管道减震器，一般安装于靠近风机出口端，减震效果比较明显。后计算风机标况下流量、全压、全压效率、总A 声级。本试验风机的结构简图，在风机蜗板和前后盖板上可分别固定穿孔钢板，穿孔板与蜗壳本体之间形成10 mm 的空腔，空腔内填充超细玻璃棉，形成消声蜗壳。以此形成4 种消声蜗壳组合: A 组合，周向蜗板有消声层;B 组合，蜗壳后盖板有消声层; C 组合，周向蜗板和后盖板有消声层; D 组合，周向蜗板和前盖板有消声层。选用的穿孔板采用板厚1 mm，孔径6 mm，穿孔率约为22%。各种加装吸声结构组合，风机蜗壳内部的通流结构尺寸和原风机一致。
将建立好的9-12离心风机三维模型导入ICEM 软件进行混合网格的划分。测量时，除地面外无其他的反射条件，测点位置D距地面的高度与风机出口中心持平，水平方向上与出气口轴线成45°，距离出气口中心L=1m。其中进出口和叶轮区域采用结构化网格，而蜗壳部分由于其内部结构复杂，尤其是电动机周围结构并非规则模型，故采用适应性较强的非结构化四面体网格，具体网格如图3 所示。综合考虑动静耦合区域对数值模拟预测结果的影响，在进行网格划分时，对边界层进行加密处理，其较低网格质量雅克比[14]在0.3 以上。为了保证数值计算结果的准确性，避免网格误差对其模拟结果造成影响，对9-12离心风机进行网格无关性验证，如表1 所示。综合考虑计算精度和计算效率可知，当网格数为25 万左右时预测结果较为合理，终确定整个计算域的网格数为2513558。k-ε 模型作为为普遍有效的湍流模型，能够计算大量的各种回流和薄剪切层流动，被广泛应用于各类风机的数值求解计算中。
由于有梯度扩散项，模型k-ε 方程为椭圆形方程，故其特性同其他椭圆形方程，需要边界条件：9-12离心风机出口或对称轴处k / n0和/ n0。9-12离心风机在大流量区计算值比实测值偏高，小流量区计算值比实测值偏低，但是整体上计算结果与实测结果基本吻合。但上述边界条件只针对高雷诺数而言，在固体壁面附近，流体粘性应力将取代湍流雷诺应力，并在临近固体壁面的粘性底层占主要作用。而多翼离心风机由于结构尺寸小、相对马赫数低，气体黏性力在流体流动过程中起重要作用，因此，在实际运用过程中，标准k-ε 模型由于未充分考虑粘性力的影响，导致计算模型出现偏差。运用Visual C++将上述修正函数编写为UDF代码，并导入Fluent 内置Calculation module。为符合实际运行状态，9-12离心风机进出口边界条件设置为压力入口和压力出口，出口压降与动能成正比，从而避免在进口和出口定义一致的速度分布[15]。后以CFD 计算的定常结果作为初始条件，进行非定常数值计算。
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