几何模型建立与网格划分
计算模型采用掘进工作面4-72-5.6A 防爆防腐蚀的离心式通风机，其主要参数：电机功率22 kW，转速2 930 r/min，流量10 122~25 736 m3/h，全压4 152~2 330 Pa。其主要由进风口、集流器、叶轮和蜗壳组成。
离心式风机集流器中添加了米字形结构与环形挡环。风机结构复杂且叶片外形不规则，因此生成结构化网格比较困难，相反非结构化网格适应能力强，在处理复杂结构时有利于网格的自适应。
因此离心式风机采用四面体非结构化网格。使用ANSYS 软件中的CFD 软件进行网格划分，加米字形集流器模型网格数1 072 503，网格节点数184 910；普通圆弧形模型网格数1 296 832，网格节点数223 847。以离心风机在掘进工作面环境下的运行工况为依据，进行离心式风机参数设置：流量取22 806.54 m3/h，流速取6.335 15 m/s， 质量流量取7.491 3 kg/s。把Pro/E 建立的几何模型导入Fluent 中并对几何模型的边界条件计算参数进行设定。其中入口类型采用速度进口，出口设为压力边界条件，本计算采用的样机是矿用式离心风机， 出口静压可以近似为0，蜗壳内壁及叶轮壁面粗糙度均取0.5，离心式风机厂家，集流器、叶轮、蜗壳等各流体区域结合处的公共面采用interface边界类型面， 将叶片的压力面和吸力面以及叶轮前盘、后盘和转轴的内外表面一起定义为旋转壁面。环境压力为101 325 Pa，取粉尘流体密度ρ=1.225 kg/m3。计算时采用SIMPLE 压力速度耦合方法进行。
在标准进气风管测试装置上，离心式风机型号，对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。试验结果表明:相比原风机，蜗壳周向板与后盖板同时加装吸声材料效果较好，设计工况下A声级能够降低7．2dB(A)，在小流量工况下，吸声蜗壳的降噪效果变差;根据风机噪声频谱，穿孔板加玻璃棉吸声蜗壳的吸声性能中高频好于低频，风机基频噪声在设计点能够降低12．5dB(A);离心式风机加装吸声材料后风机气动性能会略有下滑，压力和效率都有不同程度的降低。离心式风机是工业生产中应用广泛的通用辅助设备，而风机噪声尤其大型风机噪声很大，严重影响人的身心健康，所以降低风机噪声有着重要的意义。由于蜗壳壁面是离心风机主要的气动噪声源，蜗壳不消声时，声波在风机蜗壳内连续反射，淄博离心式风机，形成一个混响声场，声压级较高。采用消声蜗壳后，被吸收的声能多，被反射的声能少，其声场的声压级就会降低。
对于离心式风机消声蜗壳降噪效果的研究，国内外很多学者都做了不少的研究工作。Bartenwerfer等将蜗板外侧消声部分的外壳做成方形，里面填充消声材料对离心风机进行降噪试验研究，使改进后的风机A声级降低了9～12dB(A)。刘晓良等研究了消声蜗壳消声材料厚度、空腔厚度等对风机降噪效果的影响，高压离心式风机，结果表明:适当增加消声材料厚度或空腔厚度可以提高消声蜗壳的降噪效果。到目前为止，对消声蜗壳的研究基本都集中在周向蜗板上加装消声材料，对风机侧板加消声材料的消声蜗壳降噪效果研究得还比较少。
综上所述，本文通过结构优化对离心风机金属叶轮稳定运行影响进行研究，简要分析了各部件结构优化对离心风机金属叶轮稳定运行的影响。主要从集流器优化对离心风机金属叶轮稳定运行影响、窝壳优化对离心风机金属叶轮稳定运行影响、电机优化对离心风机金属叶轮稳定运行影响，以及叶片形状优化对离心式风机金属叶轮稳定运行影响四个方面进行分析，为保证金属叶轮的稳定运行提供技术支持。各部件结构优化对离心风机金属叶轮稳定运行的影响
集流器优化对离心式风机金属叶轮稳定运行的影响
集流器的工作原理是通过将气流均匀地送入叶轮进口截面，以达到提高离心式风机叶轮的效率以及风机整体性能的目的。集流器的结构形式对气流的流动损失以及金属叶轮的平稳运行都有很大影响，因此对集流器的结构优化是非常重要的。在设计集流器的结构时，应确保较大程度地符合金属叶轮附近气流的流动情况，同时还应保证集流器内气流的平稳运行。集流器的类型有很多种，常用的集流器是锥弧形集流器，锥弧形集流器的气流运行一般比较平稳，但是集流器喉部到叶轮进口阶段容易发生边界层分离现象，增加离心式风机的损失，导致离心风机效率降低。因此，必须优化集流器结构，通过减小集流器的锥度、增加喉部半径的方式，提高离心风机的效率，保证金属叶轮的平稳运行。
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