叶片形状优化对防爆离心式风机金属叶轮稳定运行的影响
叶片的结构优化对离心风机金属叶轮平稳运行有着重要的影响。目前很多学者研究了叶片出口安装角的结构优化以及叶片高度的结构优化，但是对于叶片形状的结构优化研究得较少。气流在叶片的不同区域的流动有很大的不同。在叶轮前盘，气流的流动方式主要是轴向流动。在叶轮的中后盘，气流的流动方式主要是径向流动。通过这种方式，达
防爆离心式风机
叶片形状优化对防爆离心式风机金属叶轮稳定运行的影响
叶片的结构优化对离心风机金属叶轮平稳运行有着重要的影响。目前很多学者研究了叶片出口安装角的结构优化以及叶片高度的结构优化，但是对于叶片形状的结构优化研究得较少。气流在叶片的不同区域的流动有很大的不同。在叶轮前盘，气流的流动方式主要是轴向流动。在叶轮的中后盘，气流的流动方式主要是径向流动。通过这种方式，达到叶轮前盘向中后盘送风，使叶轮中后盘出风的目的。由此可见，通过对叶片形状进行优化设计，可以在一定程度上增加叶片的送风量以及有效通道的宽度，使得离心风机的效率得到提高，从而保证金属叶轮的平稳运行。防爆离心式风机叶片吸力侧形成的低能流积聚的“尾迹区”，形成“射流-尾流”结构。
防爆离心式风机具有体积小、压力系数高等一系列优点，在工业、农业等各个领域都得到广泛应用，是人们生产生活中必不可少的一种机器设备。离心风机主要由集流器、蜗壳、电机以及叶片四个部件组成。各部件的结构优化对离心风机金属叶轮稳定运行起着重要的作用。随着科学技术的发展以及生活水平的提高，对防爆离心式风机进行结构优化越来越受到人们的关注。因此本文通过对集流器优化、蜗壳优化、电机优化以及叶片形状进行优化，来观察结构优化之后的离心风机对金属叶轮稳定运行的影响，以促进离心风机的生产工作朝着更完善、更健康的方向发展。同时也可以看出，加米字形集流器压力梯度变化趋势比普通圆弧形集流器平缓，对稳定进口气流，保证气流的均匀及稳定有更明显的作用。
将防爆离心式风机模型导入ICEM 进行网格划分，网格划分过程中对离心风机关键部位要进行加密处理，如叶轮、集流器、蜗舌、进气箱的转角处等。对风机的进口与出口适当延长，以保证计算的稳定性。考虑到离心风机结构的复杂且不规则性，本文采用非结构四面体网格进行划分，其中无进气箱的离心风机网格数量约370万，网格质量为0.3以上；本文将对加米字支撑架的集流器和普通圆弧形集流器进行整机数值模拟，重点分析这2种结构形式对掘进工作面的粉尘的导流效果，并对比其对风机性能的影响，为掘进工作面降尘效率的提高提供理论依据。带进气箱的离心风机网格数量为380万，网格质量为0.3以上。
防爆离心式风机采用标准k-模型，壁面函数为Scalable，数值计算方法为高阶求解格式，求解格式为一阶格式。由于通风机转速低，马赫数小，可认为气流为不可压缩定常流动。进口给定质量流量，出口给定静压,壁面条件为无滑移边界，转速为1 480r/min，并将流动区域分为静止域与旋转域，两者通过Interface连接，连接模型为普通连接，坐标变换为转子算法，网格连接方式为GGI。本文所研究的某离心风机叶轮有均布的16 个前向的大小叶片，其内部流场较为复杂，为了揭示防爆离心式风机内的流场特性，对风机进行全三维数值模拟。先单独分析了进气箱内部流场特性，然后对进气箱与风机进行一体化分析，研究进气箱对离心风机性能的影响。试验结果表明:由于穿孔板相对于光滑的铝板有着较高的壁面摩擦阻力，导致加装穿孔板后的风机压力和效率在整个测试工况范围内都有不同程度的降低。
防爆离心式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。由效率曲线图可知，大流量区计算结果比实测结果偏高，小流量区计算结果比实测结果偏低，说明计算结果与实测结果吻合。通过实验值与计算值的对比，CFX 软件的数值模拟结果与实测结果一致，由此验证了采用CFX 软件对带进气箱的离心风机的数值模拟是可靠的。通过试验证明相对于周向蜗板加装消声材料，风机后盖板加装消声材料消声效果明显，且结构简单、制造方便风机压力损失小。
试验噪声分析
离心风机的噪声按照流体动力声源的发声机制，分为三类：1）单极子，2）偶极子，3)四极子，风机正常工作状态下产生的噪声主要来源于偶极子源。根据GB/T2888-2008《风机和罗茨鼓风机噪声测量方法标准》对有无进气箱离心风机的噪声进行测试。试验地点：浙江上风高科专风实业有限公司CNAS 检测中心；在标准进气风管测试装置上，对防爆离心式风机及在风机蜗壳周向板、前盖板、后盖板等部位分别加装吸声材料后，测试了不同结构形式下风机性能和噪声特性。采用声级计对风机出口处的噪声进行测试，测试方式及仪器。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。
防爆离心式风机的噪声在小流量区，带进气箱的离心风机噪声不带进气箱，随着流量的增加，带进气箱的风机噪声显著提高，在大流量区，明显的高于不带进气箱的噪声。
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