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在总结以往研究经验的基础上，以4-72风机为研究对象，利用NUMECA软件对不同的叶片开槽方案进行了模拟，比较了不同方案下的风机性能优化，并结合分布确定了叶片开槽的较佳参数。叶轮内部流场。本文对4-72风机原叶轮开槽前的内部流场进行了数值模拟。结果表明，风扇叶片通道的吸力面发生了边界层分离，形成了一个较大的涡流区。流量损失会降低4-72风机的实际压力，泄
4-72风机









在总结以往研究经验的基础上，以4-72风机为研究对象，利用NUMECA软件对不同的叶片开槽方案进行了模拟，比较了不同方案下的风机性能优化，并结合分布确定了叶片开槽的较佳参数。叶轮内部流场。本文对4-72风机原叶轮开槽前的内部流场进行了数值模拟。结果表明，风扇叶片通道的吸力面发生了边界层分离，形成了一个较大的涡流区。流量损失会降低4-72风机的实际压力，泄漏损失会降低风机的流量，叶轮损失和机械损失会导致风机附加功率的增加，从而降低风机的效率。后半段通道内，吸力面边界层分离较为严重，高速气流占整个通道宽度的65%左右。因此，可以通过在容易发生边界层分离的叶片端部开一个小间隙来防止边界层分离的产生和发展，从而使流经该间隙的部分流体能够吹走吸入面出口附近的流体。以往的研究表明，狭缝的大小对气流有很大的影响，但在粉尘环境中，狭缝过小（狭缝宽度约为2 mm）可能会被堵塞而失去其功能，这限制了该技术在实际中的应用。因此，为了确保4-72风机不发生堵塞，开口处有足够的间隙。考虑到工程实践中操作的方便性，用A的变化来表示缝的位置，用B的变化来控制缝角的大小。比较采用A/C（c为叶片弦长）与B/C的无量纲形式。在计算和优化槽位和槽角时，采用了固定一个比例和调整另一个比例的方法。














4-72风机采用SolidWorks三维建模软件对斜通道离心风机进行了三维建模，对整个离心风机进行了建模。由于斜槽风机叶片采用无气钢板焊接而成，为了简化网格生成，提高网格质量，采用无厚度曲面建立了离心风机的三维模型。4-72风机的网格生成方法可分为结构化网格和非结构化网格。一般来说，结构网格计算的收敛速度是快而好的。然而，在一些复杂的结构中，很难生成结构化网格。在结构化网格生成过程中，边上节点的数目发生变化，往往导致相应的边节点发生许多变化。网格生成通常占用CFD分析师的大部分时间。针对这一问题，本文采用混合网格对4-72风机进行网格划分，即结构化网格与非结构化网格相结合的方法。结构网格用于划分叶轮的叶片通道。由于叶片位于叶轮各通道的连接处，叶片为非线性结构。在划分结构网格时，往往会产生负体积。采用LHS方法对离心风机的进口温度、进口压力、进口流量和转速进行了采集，并对采集的数据进行了归1化处理，用于LSSVM模型的训练。因此，采用非结构化网格划分进气道上部，并对靠近壁面和叶片的网格进行加密。边界附近层的厚度为0.01 mm，这确保壁上的Y+值在湍流模型要求的范围内。考虑到后期改善4-72风机结构的便利性，叶轮与蜗壳分开啮合，并在相应的表面建立接口进行数据交换。叶轮外场计算网格为1224917壳体和1281713网格。










从误差曲线可以看出，4-72风机计算值与原测量值之间的误差小于小流量条件下的误差。全压计算的误差为8.1%，效率计算的误差为3.6%，误差较小。因此，所采用的数值计算方法更为准确，可用于风机的改进和设计。为了研究斜槽风机内部的压力分布和速度分布，分析斜槽风机在不同工况下的内部流动，找出了3.4段斜槽风机效率急剧下降和设计工况效率低下的原因。横截面是在叶轮出口宽度处创建的，该宽度垂直于叶轮旋转轴，等于叶轮出口宽度。由于叶轮转动，4-72风机叶轮进口产生较大的负压值，使空气从集尘器进入叶轮。在叶轮中，由于叶轮的转动和叶片对气体的作用，叶轮内部沿径向由内向外移动，总压值逐渐增大。总压在叶轮出口外缘和叶片压力面上。由此可见，由于叶轮旋转的离心力，沿4-72风机叶轮的径向，叶轮内的速度由内向外逐渐增大。通过对样机计算结果与原始测量数据的比较，详细分析了SSTK-U湍流模型的精度，为离心风机数值计算选择湍流模型提供了良好的参考。通过截取叶轮出口的圆形截面，观察截面上的径向速度值，可以观察到离心风机普遍存在的尾流结构。4-72风机叶片压力面附近的径向速度值较大，形成射流区；叶片吸力面附近的径向速度值较小，形成尾迹区。










在4-72风机的改进设计中，根据叶轮流道截面逐渐变化的原理，建立了风机叶片型面成形的数学模型。对设计的流场进行了计算。计算结果表明，新设计的风机性能较好。但仍有一些问题需要进一步解决和改进。

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