為研究后鍋爐風機葉輪的流場及噪聲問題，采用三維建模軟件ＵＧ對現(xiàn)有葉輪進行逆向建模，提取出葉輪的幾何模型，運用Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ對葉輪模型進行網格劃分，然后采用Ｆｌｕｅｎｔ軟件模擬了葉輪三維粘性定常流動特性，分析了葉輪內部流動情況，在此基礎上對葉輪模型進行噪聲分析，得到流場模擬和噪聲分析結果，為葉輪優(yōu)化設計提供理論依據。同樣由圖6效率曲線對比圖可知,加進氣箱后風機整體效率降低，與原始鍋爐風機相比其高效區(qū)域比較窄，縮短了工作區(qū)域，且加進氣箱后較優(yōu)工況點向小流量區(qū)偏移。

鍋爐風機作為干燥、通風類家電產品的重要組成部件，其性能直接影響著家電產品質量的高低。通過建立離心風機幾何模型和數(shù)值模型,并施加邊界條件，利用Fluent軟件對加米字圓弧集流器和普通圓弧集流器離心風機進行了整機內部流場數(shù)值模擬，采用Tecplot軟件進行后處理，顯示同流量下離心風機的壓力云圖。隨著現(xiàn)代生活對節(jié)能、環(huán)保等要求日益提高，開發(fā)、低噪風機成為必然趨勢。離心式通風機的工作介質為氣體，工作過程中會產生氣動噪聲、機械噪聲和氣固耦合噪聲，其中氣動噪聲是主要噪聲，約占到總噪聲的４５％左右。風機氣動噪聲主要由離散噪聲（旋轉噪聲）和湍流噪聲組成。高速高壓離心風機旋轉噪聲較高，低速低壓風機以湍流噪聲為主。且基頻噪聲和寬頻噪聲在風機中不同程度的存在。目前對離心式通風機降噪研究還處于試驗為主的研究階段，但試驗研究成本較大、周期較長，這對鍋爐風機產品開發(fā)非常不利。此外，影響離心式通風機氣動噪聲的因素眾多，設計所得結果的降噪機理難以被系統(tǒng)揭示。數(shù)值模擬方法能夠提供風機的內部流場信息和噪聲分布情況，有利于準確認識離心式通風機噪聲產生機理和降噪原理，為進一步推廣降噪設計的方法提供依據。所以，對離心式通風機數(shù)值模擬的研究是非常必要的。

針對鍋爐風機有無進氣箱兩種結構形式，建立了兩種計算模型，利用CFX 軟件對兩種模型進行數(shù)值模擬，研究其內部三維流場特性，基于數(shù)值模擬結果分析了進氣箱對離心風機的性能影響。主要原因就是選用的吸聲材料超細玻璃棉在高頻率下，吸聲系數(shù)較大，因此多孔吸聲材料其吸聲效果是高頻優(yōu)于低頻的。數(shù)值模擬結果表明：加進氣箱后，離心風機的全開流量與壓力有所降低，縮短了有效工作區(qū)域；在鍋爐風機內部葉輪進口處產生渦旋現(xiàn)象，堵塞了葉輪流道，使風機的效率和壓力降低。數(shù)值模擬結果與實驗測試值對比是比較吻合。進氣箱是離心風機重要的組成部分，主要應用于大型離心風機與雙吸離心風機。進氣箱在其出口處氣體發(fā)生近90°轉彎，內部流場十分復雜，并造成很大的流動損失。其出口速度的不均勻性對鍋爐風機性能影響明顯，有必要對其特性進行研究。A.G.Sheard通過研究加進氣箱的通風機，在鍋爐風機葉輪進口加導流板控制葉輪進口的非均勻氣流，結果表明在葉輪進口加導流板能夠提高風機的全壓，并得出了葉片根部斷裂的原因。使用三維粒子動態(tài)分析儀（3D-PDA）對大型風機進氣箱內部三維氣體流場進行測量，揭示了其內部流動的基本特征，為了解進氣箱流場結構和流動機理提供了依據。

為改善鍋爐風機受氣體粘性影響導致流動分離加劇的現(xiàn)象，在傳統(tǒng)蝸殼型線設計理論的基礎上，研究氣體粘性力矩對蝸殼壁線分布的影響，并采用動量矩修正方法對其進行改型設計。本文所研究的某離心風機葉輪有均布的16個前向的大小葉片，其內部流場較為復雜，為了揭示鍋爐風機內的流場特性，對風機進行全三維數(shù)值模擬。另外，為真實反映風機內流場分布情況，在標準k-ε 計算模型的擴散項中加入粘性應力作用，使其高計算誤差降低至3%。對比分析改型前后風機數(shù)值模擬計算和試驗測量結果可知，采用修改的k-ε 模型進行計算發(fā)現(xiàn)改型后風機內旋渦強度減小，蝸殼出口靠近蝸舌處流動分離得到改善。試驗結果表明：改型鍋爐風機出口靜壓提升約25Pa，較大全壓效率較原型機提升約10%。

同時，由于蝸殼張開度擴大能夠抑制流動分離，使蝸舌附近區(qū)域的旋渦強度及其影響區(qū)域減小，從而有效地降低了多翼離心風機噪聲2.5dB。而在風機實際運行過程中，鍋爐風機葉輪出口氣流與蝸殼壁面間存在強烈的非定常干涉，使得蝸殼壁面成為風機的主要噪聲源。多翼離心風機廣泛應用于國民經濟的各個領域，是工業(yè)生產中主要耗能設備之一，蝸殼作為離心風機中不可或缺的基本元件，其結構的不對稱性及內部流動的復雜性會對葉輪出口氣流角造成較大影響，使其沿圓周方向呈現(xiàn)出明顯的不對稱性。而在風機實際運行過程中，鍋爐風機葉輪出口氣流與蝸殼壁面間存在強烈的非定常干涉，使得蝸殼壁面成為風機的主要噪聲源。因此提高蝸殼型線設計水平，不僅能改善風機氣動性能，還能達到降低噪聲的效果。目前國內外學者對離心風機蝸殼型線的研究，主要集中在尋找能真實反映蝸殼內流體流動狀態(tài)的設計方法。

鍋爐風機性能試驗原理及其裝置為了驗證修正后數(shù)值計算模型的準確度，對原風機的不同工況氣動性能試驗。試驗采用進口堵片方式調節(jié)流量，從大流量至小流量共選取8個工況點，分別測試每個工況點的風機流量、壓力、功耗和噪聲。將修正前后數(shù)值計算模型預測原型機性能結果與試驗值作對比分析，由數(shù)據可知，采用標準k-ε 模型預測的風機性能曲線較試驗值存在一定誤差，其較大誤差值達9.5%，修正的k-ε 模型，各流量工況下鍋爐風機出口靜壓計算值與試驗值吻合，其性能曲線趨于重合，兩者誤差值明顯減小，且較大誤差降低至3%，充分驗證了所采用的數(shù)值計算模型修正方法的可行性，同時為下文鍋爐風機性能的準確度和可靠性預測提供支撐。設計原理分析原風機蝸殼內壁型線采用的是傳統(tǒng)蝸殼型線設計方法，即不考慮壁面粘性摩擦的影響，氣流動量矩保持不變，運用不等邊基圓法繪制的近似阿基米德螺旋線。而實際流動過程中，氣體粘性作用常導致其速度在過流斷面上呈現(xiàn)的分布不均勻現(xiàn)象。

對于低速小型多翼離心風機而言，由于氣體流道狹窄，受粘性作用的影響，風機內壁面邊界層分離加劇，經過葉輪加速的氣體流速沿蝸殼徑向方向逐漸減小，而在鍋爐風機蝸殼出口處，由于同時受到蝸舌結構和蝸殼壁面的影響，其流速為管道流速度分布，受粘性作用的影響，蝸殼內流體于整個流道空間內呈現(xiàn)速度分布不均勻的現(xiàn)象，因此在實際流動過程中，流體動量矩并不是不變的，而是隨流動的進行不斷減小，故基于動量矩守恒定律設計的傳統(tǒng)蝸殼型線存在動量修正的必要。測量時，除地面外無其他的反射條件，測點位置D距地面的高度與風機出口中心持平，水平方向上與出氣口軸線成45°，距離出氣口中心L=1m。改型設計方法由于氣體粘性力無法通過簡單的公式運算獲得，且其大小受氣體速度的影響，因此本文采用一種簡單化的求解方法，即基于傳統(tǒng)不等邊基圓法，鍋爐風機運用改進后的k-ε 模型對原風機進行數(shù)值模擬，設置如圖8 所示的4 個監(jiān)測截面，其方位角φ 分別為90°、180°、270°、360°。通過Fluent 后處理計算得出蝸殼壁面區(qū)域于以上4 個截面處所受粘性力大小Fν ，測量力矩中心至力原點距離R，由額定工況下風機總質量流量q 計算得單位質量流體所受黏性力矩平均值m FR / q。