以管道離心風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象，利用NUMECA 軟件對(duì)其葉片進(jìn)行開(kāi)縫數(shù)值模擬，結(jié)果表明，開(kāi)縫對(duì)風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)有一定優(yōu)化作用，并依據(jù)葉輪流場(chǎng)和風(fēng)機(jī)性能的改善情況，確定了較優(yōu)的開(kāi)縫角度和開(kāi)縫位置，在較優(yōu)開(kāi)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(jì)算方法可以定性地計(jì)算出風(fēng)機(jī)的噪聲值，但由于計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值之間存在較大誤差，無(wú)法替代噪聲的實(shí)驗(yàn)研究。

風(fēng)機(jī)屬于通用機(jī)械類(lèi)。它們廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)。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(guó)總用電量的9%。目前，離心風(fēng)機(jī)在我國(guó)能源系統(tǒng)中占有很大的比重。通過(guò)對(duì)方程的簡(jiǎn)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(xiàn)的繪制。因此，提高離心風(fēng)機(jī)的性能對(duì)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(gè)方面進(jìn)行的，對(duì)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(dòng)靜葉的改造等，目前對(duì)風(fēng)機(jī)葉片開(kāi)槽技術(shù)的研究還不多見(jiàn)。而且工程應(yīng)用不廣泛。清華大學(xué)等人通過(guò)對(duì)長(zhǎng)、短葉片的開(kāi)槽，使離心風(fēng)機(jī)的性能曲線(xiàn)變平，區(qū)變寬，使非設(shè)計(jì)性能更好。對(duì)葉片弦縫進(jìn)行了研究，改善了葉柵周?chē)膲毫Ψ植迹档土丝倝簱p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(duì)航空工業(yè)風(fēng)力機(jī)的開(kāi)槽問(wèn)題進(jìn)行了研究。模擬了不同攻角下的上、下風(fēng)面開(kāi)槽和自下而上的開(kāi)槽。分析了不同工況下的流場(chǎng)和流線(xiàn)分布。結(jié)果表明，開(kāi)槽對(duì)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(cè)數(shù)據(jù)，確定了引風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的選型設(shè)計(jì)，包括風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)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(zhǎng)、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(chǎng)合。針對(duì)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(jì)方案，并采用CFD數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行了分析驗(yàn)證。

本文對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)和設(shè)計(jì)的主要思路是利用N-S方程和SSTK-U湍流模型計(jì)算斜槽風(fēng)機(jī)樣機(jī)的流量。數(shù)值計(jì)算結(jié)果與原始測(cè)量數(shù)據(jù)吻合較好，證明了該計(jì)算模型和數(shù)值計(jì)算方法的可行性。通過(guò)對(duì)管道離心風(fēng)機(jī)不同截面的等值線(xiàn)和流線(xiàn)的觀(guān)測(cè)，分析了葉輪通道內(nèi)流動(dòng)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(guò)先劃分區(qū)域，然后手動(dòng)劃分網(wǎng)格來(lái)完成的。通過(guò)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(dòng)損失。針對(duì)風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)狀況，提出了三種不同的改進(jìn)方案。在改進(jìn)方案不能滿(mǎn)足性能要求的情況下，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。為了使風(fēng)機(jī)葉片通道內(nèi)的流動(dòng)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(xiàn)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(xiàn)的設(shè)計(jì)。風(fēng)機(jī)葉片的設(shè)計(jì)采用“雙圓弧”成形方法，不僅簡(jiǎn)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(jì)算方法，分析了瞬態(tài)計(jì)算中時(shí)間步長(zhǎng)的選擇原則。采用瞬態(tài)數(shù)值方法對(duì)新設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。在瞬態(tài)計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定后，管道離心風(fēng)機(jī)采用FW-H模型計(jì)算了設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)噪聲，遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲值為58dB。

隨著國(guó)家環(huán)保政策的深化，為了響應(yīng)國(guó)家環(huán)保節(jié)能政策，在線(xiàn)生產(chǎn)鍋爐的環(huán)保指標(biāo)必須滿(mǎn)足超低排放要求。因此，對(duì)我廠(chǎng)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(mǎn)足機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷要求。因此，計(jì)劃對(duì)兩臺(tái)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(guò)對(duì)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(duì)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(mǎn)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(zhǎng)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(guó)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(mǎn)足超低排放要求。我廠(chǎng)對(duì)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(mǎn)足機(jī)組滿(mǎn)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(zhǎng)性能。最后根據(jù)試驗(yàn)后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，確定了引風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的選型設(shè)計(jì)，包括風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)。為了提高風(fēng)機(jī)出口壓力、風(fēng)機(jī)輸出、滿(mǎn)足機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷要求和取消增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行，設(shè)計(jì)了數(shù)計(jì)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(chǎng)計(jì)算、電機(jī)參數(shù)選擇等。