為研究后熱循環(huán)風機葉輪的流場及噪聲問題，采用三維建模軟件ＵＧ對現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。不同工況下，風機壓力和效率損失也不相同，在設計工況及偏大流量工況下，熱循環(huán)風機壓力和效率損失較大，效率也同步降低。

熱循環(huán)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。隨著現代生活對節(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。以離心風機在掘進工作面環(huán)境下的運行工況為依據，進行熱循環(huán)風機參數設置：流量取22806。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，這對熱循環(huán)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，對離心式通風機數值模擬的研究是非常必要的。

熱循環(huán)風機是廣泛應用的一種機械，它的工作原理是將機械能轉化成氣體的壓力能，進而排送氣體，在建筑業(yè)、鋼鐵業(yè)和農業(yè)等領域都有應用。金屬葉輪是離心風機的重要組成部分，對于離心風機的安全運行和性能起著決定作用。試驗在符合ISO3745標準的半消聲室中進行，其四周墻壁及屋頂均裝有消聲尖劈，消聲室截止頻率100Hz，本底噪聲為26dB(A)。隨著經濟的發(fā)展以及技術的發(fā)展，老舊的離心風機已經不能適應現代化發(fā)展的需要。因此，對熱循環(huán)風機進行結構優(yōu)化成為了人們廣泛關注的問題。離心風機結構優(yōu)化對金屬葉輪的穩(wěn)定運行起著重要的推動作用。

本文通過結構優(yōu)化對離心風機金屬葉輪穩(wěn)定運行影響進行研究，主要通過各部件結構優(yōu)化對離心風機金屬葉輪穩(wěn)定運行的作用作簡要分析，以達到為保證金屬風機的平穩(wěn)運行提供理論支持的目的。離心風機和金屬葉輪互相影響，互為補充。而在風機實際運行過程中，熱循環(huán)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。金屬葉輪是離心風機的重要組成部分，在一定程度上決定著離心風機的性能。同時，離心風機的結構優(yōu)化又促進了葉輪的平穩(wěn)運行。離心風機廣泛應用于鍋爐引風、中央空調系統(tǒng)等多個領域，為人們的生產生活帶來了極大的便利。然而離心風機也會造成大量的能源消耗，必須實現對離心風機的結構優(yōu)化，以保證金屬葉輪的平穩(wěn)運行，達到節(jié)約能源的目的。

幾何模型建立與網格劃分

計算模型采用掘進工作面4-72-5.6A 防爆防腐蝕的離心式通風機，其主要參數：電機功率22 kW,轉速2 930 r/min,流量10 122~25 736 m3/h,全壓4 152~2 330 Pa。其主要由進風口、集流器、葉輪和蝸殼組成。

熱循環(huán)風機集流器中添加了米字形結構與環(huán)形擋環(huán)。風機結構復雜且葉片外形不規(guī)則，因此生成結構化網格比較困難，相反非結構化網格適應能力強，在處理復雜結構時有利于網格的自適應。

因此熱循環(huán)風機采用四面體非結構化網格。使用ANSYS 軟件中的CFD 軟件進行網格劃分，加米字形集流器模型網格數1 072 503，網格節(jié)點數184 910；普通圓弧形模型網格數1 296 832，網格節(jié)點數223 847。B組合改進風機全壓降低了約5．0Pa，熱循環(huán)風機效率下降了約0．9%。以離心風機在掘進工作面環(huán)境下的運行工況為依據，進行熱循環(huán)風機參數設置：流量取22 806.54 m3/h，流速取6.335 15 m/s, 質量流量取7.491 3 kg/s。把Pro/E 建立的幾何模型導入Fluent 中并對幾何模型的邊界條件計算參數進行設定。其中入口類型采用速度進口，出口設為壓力邊界條件，本計算采用的樣機是礦用式離心風機， 出口靜壓可以近似為0，蝸殼內壁及葉輪壁面粗糙度均取0.5，集流器、葉輪、蝸殼等各流體區(qū)域結合處的公共面采用interface邊界類型面， 將葉片的壓力面和吸力面以及葉輪前盤、后盤和轉軸的內外表面一起定義為旋轉壁面。環(huán)境壓力為101 325 Pa，取粉塵流體密度ρ=1.225 kg/m3。計算時采用SIMPLE 壓力速度耦合方法進行。

在標準進氣風管測試裝置上，對熱循環(huán)風機及在風機蝸殼周向板、前蓋板、后蓋板等部位分別加裝吸聲材料后，測試了不同結構形式下風機性能和噪聲特性。試驗結果表明:相比原風機，蝸殼周向板與后蓋板同時加裝吸聲材料效果較好，設計工況下A聲級能夠降低7．2dB(A)，在小流量工況下，吸聲蝸殼的降噪效果變差;根據風機噪聲頻譜，穿孔板加玻璃棉吸聲蝸殼的吸聲性能中高頻好于低頻，風機基頻噪聲在設計點能夠降低12．5dB(A);熱循環(huán)風機加裝吸聲材料后風機氣動性能會略有下滑，壓力和效率都有不同程度的降低。離心式風機是工業(yè)生產中應用廣泛的通用輔助設備，而風機噪聲尤其大型風機噪聲很大，嚴重影響人的身心健康，所以降低風機噪聲有著重要的意義。本文將對加米字支撐架的集流器和普通圓弧形集流器進行整機數值模擬，重點分析這2種結構形式對掘進工作面的粉塵的導流效果，并對比其對風機性能的影響，為掘進工作面降塵效率的提高提供理論依據。由于蝸殼壁面是離心風機主要的氣動噪聲源，蝸殼不消聲時，聲波在風機蝸殼內連續(xù)反射，形成一個混響聲場，聲壓級較高。采用消聲蝸殼后，被吸收的聲能多，被反射的聲能少，其聲場的聲壓級就會降低。

對于熱循環(huán)風機消聲蝸殼降噪效果的研究，國內外很多學者都做了不少的研究工作。Bartenwerfer等將蝸板外側消聲部分的外殼做成方形，里面填充消聲材料對離心風機進行降噪試驗研究，使改進后的風機A聲級降低了9～12dB(A)。劉曉良等研究了消聲蝸殼消聲材料厚度、空腔厚度等對風機降噪效果的影響，結果表明:適當增加消聲材料厚度或空腔厚度可以提高消聲蝸殼的降噪效果。15m3/s，主要尺寸參數為：熱循環(huán)風機蝸殼寬度b1152mm，葉輪內徑1D210mm,葉輪外徑2D246mm，葉片進口安裝角178A，葉片出口安裝角2160A，葉片圓弧半徑r14mm，葉片數z60。到目前為止，對消聲蝸殼的研究基本都集中在周向蝸板上加裝消聲材料，對風機側板加消聲材料的消聲蝸殼降噪效果研究得還比較少。