以5-51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%。例如當(dāng)通風(fēng)機(jī)的功率特性曲線較平整時(shí)，此刻風(fēng)機(jī)的搞效區(qū)較大，在變工況時(shí)通風(fēng)機(jī)仍能夠在搞效的工況點(diǎn)小作業(yè)，此刻能夠認(rèn)為該風(fēng)機(jī)的適應(yīng)性較好。

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(gè)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(jì)，風(fēng)機(jī)用電量約占全國總用電量的9%。5-51離心風(fēng)機(jī)根據(jù)具體形式可分為B、C、E、F四種，通常葉輪安裝在主軸端部。目前，離心風(fēng)機(jī)在我國能源系統(tǒng)中占有很大的比重。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。5-51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(gè)方面進(jìn)行的，對運(yùn)行調(diào)節(jié)的研究非常廣泛；5-51離心風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)改造主要包括換流器的安裝、動(dòng)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(jì)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。

5-51離心風(fēng)機(jī)改造后，風(fēng)機(jī)總壓明顯提高。雖然方案一的總壓在大流量區(qū)和小流量區(qū)附近增加較多，但在額定流量附近總壓的改善不如方案三，結(jié)合效率提高的數(shù)據(jù)，很明顯方案三是較佳的優(yōu)化方案。風(fēng)機(jī)總壓提高4.25%，效率提高1.49%。方案四，效率降低0.19%，主要是由于流經(jīng)槽的流體與原葉輪內(nèi)的高速流體發(fā)生強(qiáng)烈碰撞，造成沖擊損失。第二種改進(jìn)方案的基本思想是在風(fēng)機(jī)外殼不變的情況下，增加風(fēng)機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑。在風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中，當(dāng)集熱器流入葉輪轉(zhuǎn)輪時(shí)，流體受到慣性力和科里奧利力的影響，在后圓盤B段附近形成高速區(qū)，使B段附近的流速和流量大于A段，從而使風(fēng)機(jī)性能從兩個(gè)方面得到改善。一是提高前盤的徑向速度，即A段，使5-51離心風(fēng)機(jī)出口處的流體速度趨于均勻；二是優(yōu)化后盤附近的速度梯度。由此可見，開槽后葉輪出口處的流速整體上得到了提高。葉輪轉(zhuǎn)輪內(nèi)靠近后圓盤的速度在整個(gè)轉(zhuǎn)輪內(nèi)比較均勻，沒有明顯的高速聚集區(qū)，因此流場比較合理。與子午面上的原風(fēng)機(jī)相比，其軸向平均速度較高，速度梯度較小。因此，開槽改善了葉輪通道內(nèi)的流場，大大提高了5-51離心風(fēng)機(jī)的總壓和效率。邊界層分離現(xiàn)象發(fā)生在原風(fēng)機(jī)葉片通道的吸力面上，形成較大的渦流區(qū)；在通道的后半段，邊界層分離現(xiàn)象也發(fā)生在通道的吸力面上。葉片壓力面上的壓力高于吸入面上的壓力。二次流在葉輪通道中形成（其部分速度沿葉輪的圓周方向）。同時(shí)，在離心力的作用下，圓周方向形成一定的角度。

風(fēng)機(jī)作為各行各業(yè)的配套產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于地鐵通風(fēng)、礦冶通風(fēng)、樓宇換氣通風(fēng)，空調(diào)設(shè)備等。5-51離心風(fēng)機(jī)出口邊界條件設(shè)置有壓力出口，根據(jù)不同的工作條件設(shè)置不同的壓力值。然而，風(fēng)機(jī)作為工業(yè)生產(chǎn)中主要的能源消耗設(shè)備及噪聲來源之一，其科技含量的提升和加工制造工藝的創(chuàng)新與優(yōu)化對節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)有著重要的意義。據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)機(jī)的電能消耗約占全國發(fā)電量的8～10%，因此提高風(fēng)機(jī)的效率和運(yùn)行效率是十分必要的。

5-51離心風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水泥、化工等特種行業(yè)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是葉輪的寬徑比小、內(nèi)外徑比小、由長短葉片間隔且均勻分布，性能特點(diǎn)是壓力系數(shù)高、流量系數(shù)小，因此通常應(yīng)用于高壓小流量的場合，但由于葉輪葉道較長，導(dǎo)致其內(nèi)部流動(dòng)損失較大，通常效率較低。當(dāng)離心風(fēng)機(jī)葉輪的轉(zhuǎn)速與電機(jī)相同時(shí)，大型風(fēng)機(jī)可以通過聯(lián)軸器將風(fēng)機(jī)葉輪與電機(jī)直接聯(lián)接，稱為D傳動(dòng)。并且由于其葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難，加工成本較高，經(jīng)濟(jì)效益差，所以很多風(fēng)機(jī)企業(yè)放棄了批量生產(chǎn)的計(jì)劃，甚至不生產(chǎn)，造成了市場貨源短缺，因此進(jìn)一步的研究如何提高5-51離心風(fēng)機(jī)效率，改善其加工工藝具有十分重要的意義。針對5-51離心風(fēng)機(jī)機(jī)存在的以上問題，提出了“XQ斜槽式離心風(fēng)機(jī)流場關(guān)鍵部件改進(jìn)設(shè)計(jì)研究”的課題。本課題與某風(fēng)機(jī)企業(yè)合作，對此型號風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，提高其性能。該課題的成功進(jìn)行不僅會提高風(fēng)機(jī)的效率，降低能源消耗，還會將風(fēng)機(jī)的科學(xué)設(shè)計(jì)理念帶入企業(yè)，改善現(xiàn)在中、小、微風(fēng)機(jī)企業(yè)粗放型生產(chǎn)的現(xiàn)狀。

5-51離心風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)方式因使用場合不同而不同，離心風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)方式也不同，如圖1.2所示。當(dāng)離心風(fēng)機(jī)葉輪的轉(zhuǎn)速與電機(jī)相同時(shí)，大型風(fēng)機(jī)可以通過聯(lián)軸器將風(fēng)機(jī)葉輪與電機(jī)直接聯(lián)接，稱為D傳動(dòng)。這種傳動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是可以使風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，減少機(jī)身。當(dāng)風(fēng)機(jī)是小型機(jī)器時(shí)，葉輪可直接與電機(jī)軸連接，稱為A型傳動(dòng)。5-51離心風(fēng)機(jī)采用數(shù)值計(jì)算方法對鋸齒后緣離心風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)噪聲進(jìn)行了數(shù)值研究。這種傳動(dòng)方式可以有效地減小風(fēng)機(jī)的體積，使風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)更加緊湊。當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與電機(jī)轉(zhuǎn)速不同時(shí)，可采用皮帶輪變速傳動(dòng)方式。5-51離心風(fēng)機(jī)根據(jù)具體形式可分為B、C、E、F四種，通常葉輪安裝在主軸端部。這種結(jié)構(gòu)叫做懸臂。其優(yōu)點(diǎn)是易于拆卸。對于大型單吸和雙吸離心風(fēng)機(jī)，葉輪通常放置在兩個(gè)軸承的中間。這種結(jié)構(gòu)稱為雙支承式。其優(yōu)點(diǎn)是風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。流量損失會降低5-51離心風(fēng)機(jī)的實(shí)際壓力，泄漏損失會降低風(fēng)機(jī)的流量，葉輪損失和機(jī)械損失會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)附加功率的增加，從而降低風(fēng)機(jī)的效率。流量損失氣體流經(jīng)5-51離心風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣室、葉輪、蝸殼和出口擴(kuò)壓器。由于氣體通道的粘性和形狀不同，在整個(gè)流動(dòng)過程中存在摩擦損失和渦流損失（邊界層分離、二次流、尾流損失等）。目前，在現(xiàn)有的離心風(fēng)機(jī)損失模型中，不同部件的各種損失（如進(jìn)氣室損失、葉輪進(jìn)口氣流從軸向到徑向的損失、葉輪通道損失、蝸殼損失、變工況下葉片進(jìn)口沖擊損失）是獨(dú)立計(jì)算的。