5-51離心風(fēng)機(jī)是廣泛應(yīng)用的一種機(jī)械，它的工作原理是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成氣體的壓力能，進(jìn)而排送氣體，在建筑業(yè)、鋼鐵業(yè)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都有應(yīng)用。金屬葉輪是離心風(fēng)機(jī)的重要組成部分，對(duì)于離心風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行和性能起著決定作用。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及技術(shù)的發(fā)展，老舊的離心風(fēng)機(jī)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展的需要。因此，對(duì)5-51離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化成為了人們廣泛關(guān)注的問(wèn)題。LiJingyin對(duì)有無(wú)進(jìn)氣箱的軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行了數(shù)值分析，并著重分析了進(jìn)氣箱內(nèi)部的流動(dòng)對(duì)軸流風(fēng)機(jī)效率下降的影響。離心風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)金屬葉輪的穩(wěn)定運(yùn)行起著重要的推動(dòng)作用。

本文通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行影響進(jìn)行研究，主要通過(guò)各部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的作用作簡(jiǎn)要分析，以達(dá)到為保證金屬風(fēng)機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行提供理論支持的目的。離心風(fēng)機(jī)和金屬葉輪互相影響，互為補(bǔ)充。金屬葉輪是離心風(fēng)機(jī)的重要組成部分，在一定程度上決定著離心風(fēng)機(jī)的性能。同時(shí)，離心風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化又促進(jìn)了葉輪的平穩(wěn)運(yùn)行。對(duì)于重要和安裝要求高的風(fēng)機(jī)，有必要設(shè)計(jì)和制作一個(gè)專用表架配合百分表進(jìn)行測(cè)量，5-51離心風(fēng)機(jī)主要由抱箍、角鋼表架等組成。離心風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于鍋爐引風(fēng)、中央空調(diào)系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域，為人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的便利。然而離心風(fēng)機(jī)也會(huì)造成大量的能源消耗，必須實(shí)現(xiàn)對(duì)離心風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以保證金屬葉輪的平穩(wěn)運(yùn)行，達(dá)到節(jié)約能源的目的。

針對(duì)5-51離心風(fēng)機(jī)有無(wú)進(jìn)氣箱兩種結(jié)構(gòu)形式，建立了兩種計(jì)算模型，利用CFX 軟件對(duì)兩種模型進(jìn)行數(shù)值模擬，研究其內(nèi)部三維流場(chǎng)特性，基于數(shù)值模擬結(jié)果分析了進(jìn)氣箱對(duì)離心風(fēng)機(jī)的性能影響。數(shù)值模擬結(jié)果表明：加進(jìn)氣箱后，離心風(fēng)機(jī)的全開(kāi)流量與壓力有所降低，縮短了有效工作區(qū)域；在5-51離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部葉輪進(jìn)口處產(chǎn)生渦旋現(xiàn)象，堵塞了葉輪流道，使風(fēng)機(jī)的效率和壓力降低。數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)試值對(duì)比是比較吻合。進(jìn)氣箱是離心風(fēng)機(jī)重要的組成部分，主要應(yīng)用于大型離心風(fēng)機(jī)與雙吸離心風(fēng)機(jī)。進(jìn)氣箱在其出口處氣體發(fā)生近90°轉(zhuǎn)彎，內(nèi)部流場(chǎng)十分復(fù)雜，并造成很大的流動(dòng)損失。其出口速度的不均勻性對(duì)5-51離心風(fēng)機(jī)性能影響明顯，有必要對(duì)其特性進(jìn)行研究。（2）在振動(dòng)比較明顯的管段上加裝管道減震器，使管道與風(fēng)機(jī)殼體呈柔性連接，減小或緩沖振動(dòng)。A.G.Sheard通過(guò)研究加進(jìn)氣箱的通風(fēng)機(jī)，在5-51離心風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)口加導(dǎo)流板控制葉輪進(jìn)口的非均勻氣流，結(jié)果表明在葉輪進(jìn)口加導(dǎo)流板能夠提高風(fēng)機(jī)的全壓，并得出了葉片根部斷裂的原因。使用三維粒子動(dòng)態(tài)分析儀（3D-PDA）對(duì)大型風(fēng)機(jī)進(jìn)氣箱內(nèi)部三維氣體流場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，揭示了其內(nèi)部流動(dòng)的基本特征，為了解進(jìn)氣箱流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和流動(dòng)機(jī)理提供了依據(jù)。

以5-51離心風(fēng)機(jī)蝸殼與葉輪出口在半徑方向上的間距隨方位角線性遞增來(lái)優(yōu)化蝸殼型線，并用試驗(yàn)證明了良好的蝸殼型線不僅能提高風(fēng)機(jī)效率及全壓，還能改變流量-壓力曲線的變化趨勢(shì)；4）相比于無(wú)進(jìn)氣箱的情況下，加進(jìn)氣箱后，風(fēng)機(jī)隨流量的增加，噪聲提升的更快，且在大流量區(qū)明顯高于不帶進(jìn)氣箱的噪聲。BEENA等[11]通過(guò)應(yīng)用層次分析法（AHP），對(duì)蝸殼的重要幾何參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)先排序，闡明了各參數(shù)對(duì)離心風(fēng)機(jī)性能的影響;5-51離心風(fēng)機(jī)采用3種不同流量的五孔探頭，測(cè)量了風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)流體的三維流動(dòng)，得出傳統(tǒng)一維蝸殼型線設(shè)計(jì)方法忽略了風(fēng)機(jī)內(nèi)部嚴(yán)重的泄漏情況，應(yīng)根據(jù)流體實(shí)際流動(dòng)進(jìn)行修正的結(jié)論。本文在傳統(tǒng)蝸殼型線設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)上，以某抽油煙機(jī)用多翼離心風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象，

5-51離心風(fēng)機(jī)采用動(dòng)量矩修正方法對(duì)其進(jìn)行性能優(yōu)化。并考慮粘性應(yīng)力的作用對(duì)原有k-ε計(jì)算模型進(jìn)行修正，以期提高數(shù)值計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度，為CFD數(shù)值模擬預(yù)測(cè)風(fēng)機(jī)性能的可靠性提供參考。多翼離心風(fēng)機(jī)由進(jìn)口集流器、葉輪及蝸殼組成，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。其設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速n=1200r/min，設(shè)計(jì)流量Qv=0.15m3/s，主要尺寸參數(shù)為：5-51離心風(fēng)機(jī)蝸殼寬度b1152mm，葉輪內(nèi)徑1D210mm,葉輪外徑2D246mm，葉片進(jìn)口安裝角178A，葉片出口安裝角2160A，葉片圓弧半徑r14mm，葉片數(shù)z60。集流器的結(jié)構(gòu)形式對(duì)氣流的流動(dòng)損失以及金屬葉輪的平穩(wěn)運(yùn)行都有很大影響，因此對(duì)集流器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化是非常重要的。為了提供更好的來(lái)流條件，給定較為準(zhǔn)確的邊界條件，本研究在利用Solidworks軟件對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行三維建模時(shí)，分別將進(jìn)風(fēng)區(qū)域和出風(fēng)區(qū)域進(jìn)行延長(zhǎng)處理，以保證進(jìn)出口氣體的流動(dòng)充分發(fā)展。另外，為了方便模型的建立，在盡量減小數(shù)值模擬誤差的前提下對(duì)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定程度的簡(jiǎn)化，