以管道離心風(fēng)機(jī)為研究對象，利用NUMECA 軟件對其葉片進(jìn)行開縫數(shù)值模擬，結(jié)果表明，開縫對風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場有一定優(yōu)化作用，并依據(jù)葉輪流場和風(fēng)機(jī)性能的改善情況，確定了較優(yōu)的開縫角度和開縫位置，在較優(yōu)開縫方案下，流體在流道出口的速度比較均勻一致，且風(fēng)機(jī)全壓提高4.25%，效率提高1.49%。結(jié)果表明，數(shù)值計算方法可以定性地計算出風(fēng)機(jī)的噪聲值，但由于計算值與實(shí)驗(yàn)值之間存在較大誤差，無法替代噪聲的實(shí)驗(yàn)研究。

風(fēng)機(jī)屬于通用機(jī)械類。它們廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個部門。風(fēng)機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計，風(fēng)機(jī)用電量約占全國總用電量的9%。目前，離心風(fēng)機(jī)在我國能源系統(tǒng)中占有很大的比重。通過對方程的簡化處理，管道離心風(fēng)機(jī)按照等邊基元法和不等邊基元法可以快速完成蝸殼型線的繪制。因此，提高離心風(fēng)機(jī)的性能對于工礦企業(yè)節(jié)能增效具有重要意義。管道離心風(fēng)機(jī)的節(jié)能方法主要是從運(yùn)行調(diào)整和結(jié)構(gòu)改造兩個方面進(jìn)行的，對運(yùn)行調(diào)節(jié)的研究非常廣泛；管道離心風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)改造主要包括換流器的安裝、動靜葉的改造等，目前對風(fēng)機(jī)葉片開槽技術(shù)的研究還不多見。而且工程應(yīng)用不廣泛。清華大學(xué)等人通過對長、短葉片的開槽，使離心風(fēng)機(jī)的性能曲線變平，區(qū)變寬，使非設(shè)計性能更好。對葉片弦縫進(jìn)行了研究，改善了葉柵周圍的壓力分布，降低了總壓損失15.8%。研究了吸入點(diǎn)和回流點(diǎn)的位置，即狹縫的位置，并提出了良好的建議。楊科等人對航空工業(yè)風(fēng)力機(jī)的開槽問題進(jìn)行了研究。模擬了不同攻角下的上、下風(fēng)面開槽和自下而上的開槽。分析了不同工況下的流場和流線分布。結(jié)果表明，開槽對改善風(fēng)力機(jī)靜失速特性非常有益。

管道離心風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于冶金、化工、鋼鐵、水泥等重工業(yè)。最后根據(jù)試驗(yàn)后的實(shí)測數(shù)據(jù)，確定了引風(fēng)機(jī)和電動機(jī)的選型設(shè)計，包括風(fēng)機(jī)設(shè)計參數(shù)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是整體結(jié)構(gòu)緊湊，葉輪寬徑比小，內(nèi)、外徑比小，長、短葉片分布均勻，壓力系數(shù)高，流量系數(shù)小，因此常用于高壓、小流量場合。針對風(fēng)機(jī)效率低、加工工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)，提出了一種改進(jìn)的風(fēng)機(jī)效率設(shè)計方案，并采用CFD數(shù)值計算方法進(jìn)行了分析驗(yàn)證。

本文對風(fēng)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)和設(shè)計的主要思路是利用N-S方程和SSTK-U湍流模型計算斜槽風(fēng)機(jī)樣機(jī)的流量。數(shù)值計算結(jié)果與原始測量數(shù)據(jù)吻合較好，證明了該計算模型和數(shù)值計算方法的可行性。通過對管道離心風(fēng)機(jī)不同截面的等值線和流線的觀測，分析了葉輪通道內(nèi)流動損失的原因。管道離心風(fēng)機(jī)其他部分的網(wǎng)格生成是通過先劃分區(qū)域，然后手動劃分網(wǎng)格來完成的。通過控制葉片吸力面邊界層的分離，降低了風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流動損失。針對風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動狀況，提出了三種不同的改進(jìn)方案。在改進(jìn)方案不能滿足性能要求的情況下，對風(fēng)機(jī)進(jìn)行了重新設(shè)計。為了使風(fēng)機(jī)葉片通道內(nèi)的流動更加合理，根據(jù)葉輪通道截面面積逐漸變化的原理，建立了風(fēng)機(jī)葉片型線形成的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)該數(shù)學(xué)模型完成了風(fēng)機(jī)葉片型線的設(shè)計。風(fēng)機(jī)葉片的設(shè)計采用“雙圓弧”成形方法，不僅簡化了風(fēng)機(jī)的加工工藝，而且使風(fēng)機(jī)的總壓力提高到5257pa，效率提高到68%。后介紹了離心風(fēng)機(jī)的瞬態(tài)計算方法，分析了瞬態(tài)計算中時間步長的選擇原則。采用瞬態(tài)數(shù)值方法對新設(shè)計的風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動進(jìn)行了數(shù)值模擬。在瞬態(tài)計算結(jié)果穩(wěn)定后，管道離心風(fēng)機(jī)采用FW-H模型計算了設(shè)計風(fēng)機(jī)的氣動噪聲，遠(yuǎn)場噪聲值為58dB。

隨著國家環(huán)保政策的深化，為了響應(yīng)國家環(huán)保節(jié)能政策，在線生產(chǎn)鍋爐的環(huán)保指標(biāo)必須滿足超低排放要求。因此，對我廠脫硝系統(tǒng)進(jìn)行了改造：將原SNCR SCR聯(lián)合脫硝方式改為SCR脫硝方式，改造后取消原增壓風(fēng)機(jī)，原引風(fēng)機(jī)出力不能滿足機(jī)組滿負(fù)荷要求。因此，計劃對兩臺引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造。在現(xiàn)有管道離心風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上，通過對引風(fēng)機(jī)葉輪的改造，在不進(jìn)行電機(jī)技術(shù)改造的情況下，對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，提高引風(fēng)機(jī)的出力，以滿足反硝化和靜電沉淀的總阻力。變壓器取消增壓風(fēng)機(jī)后，實(shí)現(xiàn)管道離心風(fēng)機(jī)的節(jié)能降耗的目的。在斜槽離心風(fēng)機(jī)樣機(jī)的基礎(chǔ)上，提出了三種改進(jìn)方案：向內(nèi)延長風(fēng)機(jī)短葉片可減少短葉片吸力面分離，提高風(fēng)機(jī)效率2。隨著國家環(huán)保政策的不斷深入，生產(chǎn)鍋爐的環(huán)保指標(biāo)必須滿足超低排放要求。我廠對原有的反硝化系統(tǒng)和靜電沉淀進(jìn)行了改造。改造后，原有引風(fēng)機(jī)不能滿足機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行的要求。工作人員進(jìn)行了技術(shù)探討，確定了管道離心風(fēng)機(jī)、脫硫增壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓及系統(tǒng)抗延長性能。最后根據(jù)試驗(yàn)后的實(shí)測數(shù)據(jù)，確定了引風(fēng)機(jī)和電動機(jī)的選型設(shè)計，包括風(fēng)機(jī)設(shè)計參數(shù)。為了提高風(fēng)機(jī)出口壓力、風(fēng)機(jī)輸出、滿足機(jī)組滿負(fù)荷要求和取消增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行，設(shè)計了數(shù)計算、管道離心風(fēng)機(jī)選型、風(fēng)機(jī)電機(jī)基礎(chǔ)校核、風(fēng)機(jī)改造后流場計算、電機(jī)參數(shù)選擇等。