本文以离心风机为研究对象，对4 种组合方式的消声蜗壳进行了试验测量，研究了每一种组合的降噪效果及对风机气动性能的影响。试验在符合ISO3745 标准的半消声室中进行，其四周墙壁及屋顶均装有消声尖劈，消声室截止频率100 Hz，本底噪声为26 dB( A) 。试验装置和测试系统按照***标准GB/T1236－2000《工业通风机用标准化风道进行性能试验》和GB/T2888－91《离心风机和罗茨鼓风机噪声测量方法》的要求设计、制造、测试。离心风机进气口端连接符合GB/T 1236 规定的风机性能试验进气试验装置。使用智能压力风速风量仪测出PL3 位置的静压和PL5 处的流量压差，然后再根据其他测量的数据算出风机全压和静压试验装置。
试验采用进口堵片方式调节流量，从大流量至小流量共选取8 个工况点，分别测试每个工况点的风机流量、压力、功耗和噪声。后计算风机标况下流量、全压、全压效率、总A 声级。本试验风机的结构简图，在风机蜗板和前后盖板上可分别固定穿孔钢板，穿孔板与蜗壳本体之间形成10 mm 的空腔，空腔内填充超细玻璃棉，形成消声蜗壳。以此形成4 种消声蜗壳组合: A 组合，周向蜗板有消声层;B 组合，蜗壳后盖板有消声层; C 组合，周向蜗板和后盖板有消声层; D 组合，周向蜗板和前盖板有消声层。选用的穿孔板采用板厚1 mm，孔径6 mm，穿孔率约为22%。各种加装吸声结构组合，风机蜗壳内部的通流结构尺寸和原风机一致。
消声蜗壳对离心风机气动性能的影响原风机与不同消声组合试验所得的气动性能对比如图3 所示。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。4种消声组合方式的压力损失并不相同，当额定转速为3 800 r /min，在设计工况下，A 组合改进风机全压降低了约16．0 Pa，效率下降了约1．28%; B 组合改进风机全压降低了约5．0 Pa，离心风机效率下降了约0．9%; C 组合改进风机全压降低了约36．8 Pa，效率下降了约3．18%; D 组合改进风机全压降低了约45．8 Pa，效率下降了约3．28%。
主要由于安装穿孔板的面积不同，导致不同消声组合方式的摩擦损失不同。B 组合即只在风机后盖板上安装穿孔板，风机压力损失小。不同工况下，风机压力和效率损失也不相同，在设计工况及偏大流量工况下，离心风机压力和效率损失较大，效率也同步降低。主要原因是大流量工况下，蜗壳内部气流速度较高，气流与穿孔板之间的摩擦损失增加。消声蜗壳为A 组合形式时与原风机的出口A声级随流量变化的对比图。可以看出，不同工况下，A 型消声蜗壳的降噪效果不同，离心风机在额定工况点附近，降噪效果好; 在大流量工况下，降噪效果变差，这主要因为大流量情况下，蜗壳内气体流速较大，而气体流速对吸声材料的吸声效果影响很大; 在小流量工况下，风机流动恶化，风机振动较大，导致振动噪声很大以致降噪效果反而变差。与原风机相比，在额定工况点A 声级降低约4．5 dB( A) ，在大流量工况下，A 声级降低约3．6 dB( A) ，在小流量工况下，A 声级降低约1．9 dB( A) 。
将建立好的离心风机三维模型导入ICEM 软件进行混合网格的划分。其中进出口和叶轮区域采用结构化网格，而蜗壳部分由于其内部结构复杂，尤其是电动机周围结构并非规则模型，故采用适应性较强的非结构化四面体网格，具体网格如图3 所示。综合考虑动静耦合区域对数值模拟预测结果的影响，在进行网格划分时，对边界层进行加密处理，其较低网格质量雅克比[14]在0.3 以上。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，对离心风机进行网格无关性验证，如表1 所示。综合考虑计算精度和计算效率可知，当网格数为25 万左右时预测结果较为合理，终确定整个计算域的网格数为2513558。k-ε 模型作为为普遍有效的湍流模型，能够计算大量的各种回流和薄剪切层流动，被广泛应用于各类风机的数值求解计算中。
由于有梯度扩散项，模型k-ε 方程为椭圆形方程，故其特性同其他椭圆形方程，需要边界条件：离心风机出口或对称轴处k / n0和/ n0。但上述边界条件只针对高雷诺数而言，在固体壁面附近，流体粘性应力将取代湍流雷诺应力，并在临近固体壁面的粘性底层占主要作用。而多翼离心风机由于结构尺寸小、相对马赫数低，气体黏性力在流体流动过程中起重要作用，因此，在实际运用过程中，标准k-ε 模型由于未充分考虑粘性力的影响，导致计算模型出现偏差。运用Visual C 将上述修正函数编写为UDF代码，并导入Fluent 内置Calculation module。为符合实际运行状态，离心风机进出口边界条件设置为压力入口和压力出口，出口压降与动能成正比，从而避免在进口和出口定义一致的速度分布[15]。后以CFD 计算的定常结果作为初始条件，进行非定常数值计算。
