风机作为各行各业的配套产品，广泛应用于地铁通风、矿冶通风、楼宇换气通风，空调设备等。然而，风机作为工业生产中主要的能源消耗设备及噪声来源之一，其科技含量的提升和加工制造工艺的与优化对节约资源和环境保护有着重要的意义。依据通风机的功能曲线，不只能够查验计算参数与实测参数之间的共同程度，还能够断定通风机的适应性。据统计，风机的电能消耗约占发电量的8～10
5-51风机
风机作为各行各业的配套产品，广泛应用于地铁通风、矿冶通风、楼宇换气通风，空调设备等。然而，风机作为工业生产中主要的能源消耗设备及噪声来源之一，其科技含量的提升和加工制造工艺的与优化对节约资源和环境保护有着重要的意义。依据通风机的功能曲线，不只能够查验计算参数与实测参数之间的共同程度，还能够断定通风机的适应性。据统计，风机的电能消耗约占发电量的8～10%，因此提高风机的效率和运行效率是十分必要的。
5-51风机广泛应用于钢铁、水泥、化工等特种行业。其结构特点是叶轮的宽径比小、内外径比小、由长短叶片间隔且均匀分布，性能特点是压力系数高、流量系数小，因此通常应用于高压小流量的场合，但由于叶轮叶道较长，导致其内部流动损失较大，通常效率较低。并且由于其叶片结构复杂，加工困难，加工成本较高，经济效益差，所以很多风机企业放弃了批量生产的计划，甚至不生产，造成了市场货源短缺，因此进一步的研究如何提高5-51风机效率，改善其加工工艺具有十分重要的意义。本文采用N-S方程和SSTK-U湍流模型计算了5-51风机在不同工况下的稳态，并根据公式计算了设计工况下离心风机的压力、轴功率和效率。针对5-51风机机存在的以上问题，提出了“XQ斜槽式离心风机流场关键部件改进设计研究”的课题。本课题与某风机企业合作，对此型号风机结构进行改进设计，提高其性能。该课题的成功进行不仅会提高风机的效率，降低能源消耗，还会将风机的科学设计理念带入企业，改善现在中、小、微风机企业粗放型生产的现状。
目前5-51风机的湍流数值模拟方法有直接数值模拟法、雷诺时间平均法和大涡模拟法。每个湍流模型都有其各自的优缺点。对于直接数值模拟方法，其优点是可以在不引入经验模型假设的情况下模拟流场中各尺寸的湍流波动，因此被称为精准的湍流波动。精细计算5-51风机流体数值模拟方法的缺点是在直接数值计算中，网格尺寸要求很小，导致计算量的增加。它通常需要较大的内存和的CPU，因此在实际工程中很难应用。研究结果表明，通过考虑气体粘性，对蜗壳型线进行改进，可以减小蜗壳内的流动损失，提高风机的效率。雷诺时间平均法是工程中常用的数值模拟方法。5-51风机通过引入雷诺应力的封闭方程，可以求解时间平均雷诺方程。其优点是避免了直接数值模拟计算量过大的问题，但这些经验模型只适用于有限的环境。直接数值模拟（DNS）是瞬时湍流控制方程的直接解。DNS的较大优点是它不需要对湍流进行任何简化或近似。理论上，可以得到相对准确的结果。然而，直接5-51风机数值模拟所需的网格节点数量巨大，计算量大。目前，只有一些简单的流动机理可以研究，如室内空气流动、静水中的气泡上升、颗粒与筒体在流动过程中的碰撞磨损等。
5-51风机叶轮由若干结构参数组成，这些参数对离心风机的性能有着重要的影响。相似原理在风机上的应用，极大地促进了风机的设计和改进。在风机设计中，根据相似原理，可以选择现有的风机或经过试验的机型进行相似设计，以保证风机达到预期效果。在没有合适、的风机或模型的情况下，可以根据5-51风机相似原理制作模型，然后将模型试验的结果转换为机器的实际结果，完成风机的设计。然而，相似原理的应用必须严格满足几何相似、运动相似和动态相似等相似条件。可以看出，在相同的条件下，通过风机转速与叶轮出口直径的比值，可以得到风机流量、静压、总压和内功率的比例关系。然而，当只改变叶轮结构参数时，改进后的风机与原型风机的相似性将不能得到满足。气体流经5-51风机叶轮前盘与集流器之间的走漏形成循环活动，白白消耗掉叶轮的能量。因此，本文通过改变5-51风机叶轮的结构参数和数值计算方法，对改进后的风机性能进行了评价和分析。离心风机结构参数试验模型为2900转/分斜槽离心风机，传动方式为A型传动。斜槽离心风机主要由叶轮、蜗壳和集热器组成。叶轮由前、后、叶片三部分组成。前盘为锥形弧。叶轮直径480mm，叶片数20片。短刃10片，长刃10片，分布均匀。短叶片为截短半径的前叶片，其余部分与长叶片结构相同，所有叶片出口安装角度为140度。叶轮图如图3.1所示。蜗壳为矩形截面，宽度为69mm。
5-51风机的设计方法，对所设计风机的稳态计算结果进行了分析。在离心风机设计完成后，根据具体设计参数建立了离心风机的三维模型。第三章采用样机的数值计算方法，对设计工况下的风机进行了计算。原型风机和斜槽风机的比转速分别为13.89和11.08。因此本文采用数值计算得方法，找到5-51风机内部流动损失的根源，改善风机内部的流动特性，提高风机的综合性能。根据不同的比转速，可对风机进行分类。可以看出，所设计的风机和原型风机属于不同的系列，但在全压、效率等方面都有所提高。可以证明第四节风机的设计方法是正确合理的。通过对设计5-51
