针对9-22离心风机有无进气箱两种结构形式，建立了两种计算模型，利用CFX 软件对两种模型进行数值模拟，研究其内部三维流场特性，基于数值模拟结果分析了进气箱对离心风机的性能影响。数值模拟结果表明：加进气箱后，离心风机的全开流量与压力有所降低，缩短了有效工作区域；在9-22离心风机内部叶轮进口处产生涡旋现象，堵塞了叶轮流道，使风机的效率和压力降低。数值模拟结果与实验测试值对比是比较吻合。进气箱是离心风机重要的组成部分，主要应用于大型离心风机与双吸离心风机。进气箱在其出口处气体发生近90°转弯，内部流场十分复杂，并造成很大的流动损失。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9-22离心风机进行网格无关性验证，如表1所示。其出口速度的不均匀性对9-22离心风机性能影响明显，有必要对其特性进行研究。A.G.Sheard通过研究加进气箱的通风机，在9-22离心风机叶轮进口加导流板控制叶轮进口的非均匀气流，结果表明在叶轮进口加导流板能够提高风机的全压，并得出了叶片根部断裂的原因。使用三维粒子动态分析仪（3D-PDA）对大型风机进气箱内部三维气体流场进行测量，揭示了其内部流动的基本特征，为了解进气箱流场结构和流动机理提供了依据。
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。
9-22离心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9-22离心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9-22离心风机参数设置：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。B组合改进风机全压降低了约5．0Pa，9-22离心风机效率下降了约0．9%。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，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。
为改善9-22离心风机受气体粘性影响导致流动分离加剧的现象，在传统蜗壳型线设计理论的基础上，研究气体粘性力矩对蜗壳壁线分布的影响，并采用动量矩修正方法对其进行改型设计。另外，为真实反映风机内流场分布情况，在标准k-ε 计算模型的扩散项中加入粘性应力作用，使其高计算误差降低至3%。（4）进口调节阀宜优先选用叶片阀，它在工作时能实现管道内输送介质的均匀分布，防止产生剧烈涡流而发生振动。对比分析改型前后风机数值模拟计算和试验测量结果可知，采用修改的k-ε 模型进行计算发现改型后风机内旋涡强度减小，蜗壳出口靠近蜗舌处流动分离得到改善。试验结果表明：改型9-22离心风机出口静压提升约25Pa，较大全压效率较原型机提升约10%。
同时，由于蜗壳张开度扩大能够***流动分离，使蜗舌附近区域的旋涡强度及其影响区域减小，从而有效地降低了多翼离心风机噪声2.5dB。多翼离心风机广泛应用于国民经济的各个领域，是工业生产中主要耗能设备之一，蜗壳作为离心风机中不可或缺的基本元件，其结构的不对称性及内部流动的复杂性会对叶轮出口气流角造成较大影响，使其沿圆周方向呈现出明显的不对称性。而在风机实际运行过程中，9-22离心风机叶轮出口气流与蜗壳壁面间存在强烈的非定常干涉，使得蜗壳壁面成为风机的主要噪声源。现场检修人员反映，在打表过程中，径向百分表下方读数不时出现异常情况：电机垫高已经很明显，但读数却不变或变小（当时百分表探头打在风机端半联轴器上，此情况下，如电机垫高，径向百分表在下方读数应增大）。因此提高蜗壳型线设计水平，不仅能改善风机气动性能，还能达到降低噪声的效果。目前国内外学者对离心风机蜗壳型线的研究，主要集中在寻找能真实反映蜗壳内流体流动状态的设计方法。