9-19風機采用SolidWorks三維建模軟件對斜通道離心風機進行了三維建模，對整個離心風機進行了建模。由于斜槽風機葉片采用無氣鋼板焊接而成，為了簡化網(wǎng)格生成，提高網(wǎng)格質(zhì)量，采用無厚度曲面建立了離心風機的三維模型。9-19風機的網(wǎng)格生成方法可分為結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。一般來說，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格計算的收斂速度是快而好的。然而，在一些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)中，很難生成結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。在結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成過程中，邊上節(jié)點的數(shù)目發(fā)生變化，往往導(dǎo)致相應(yīng)的邊節(jié)點發(fā)生許多變化?？梢钥闯觯谙嗤臈l件下，通過風機轉(zhuǎn)速與葉輪出口直徑的比值，可以得到風機流量、靜壓、總壓和內(nèi)功率的比例關(guān)系。網(wǎng)格生成通常占用CFD分析師的大部分時間。針對這一問題，本文采用混合網(wǎng)格對9-19風機進行網(wǎng)格劃分，即結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格與非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格相結(jié)合的方法。結(jié)構(gòu)網(wǎng)格用于劃分葉輪的葉片通道。由于葉片位于葉輪各通道的連接處，葉片為非線性結(jié)構(gòu)。在劃分結(jié)構(gòu)網(wǎng)格時，往往會產(chǎn)生負體積。因此，采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分進氣道上部，并對靠近壁面和葉片的網(wǎng)格進行加密。邊界附近層的厚度為0.01 mm，這確保壁上的Y 值在湍流模型要求的范圍內(nèi)?？紤]到后期改善9-19風機結(jié)構(gòu)的便利性，葉輪與蝸殼分開嚙合，并在相應(yīng)的表面建立接口進行數(shù)據(jù)交換。葉輪外場計算網(wǎng)格為1224917殼體和1281713網(wǎng)格。

9-19風機的矩形截面蝸殼成型時，蝸殼側(cè)壁只需用鋼板切斷，在滾筒上滾動即可。加工制造方便。斜槽風機的長葉片吸力面的別離區(qū)開始向葉道出口處偏移，別離區(qū)有所減小，但短葉片的吸力面仍然存在兩個旋渦，但旋渦也有所削弱，因此風機在1。因此，選擇離心風機常用的矩形截面蝸殼作為風機蝸殼截面的設(shè)計依據(jù)。介紹了蝸殼型線的設(shè)計方案。采用等循環(huán)法完成了蝸殼型線的設(shè)計，選擇等邊單元法進行了蝸殼型線的近似繪制。

9-19風機蝸殼外形參數(shù)的選擇

蝸殼寬度的選擇和蝸殼較佳寬度的選擇并沒有給出一種固定的計算方法。建議蝸殼B的寬度為葉輪出口寬度的2-5倍[52-54]。蝸殼的寬度也可通過公式確定。在三種不同網(wǎng)格密度下設(shè)置相同的邊界條件，經(jīng)過計算，得到了9-19風機樣機在設(shè)計條件下的全壓、全扭矩和效率。由式計算的蝸殼寬度為0.069m~0.099m，b值為0.72m，為風機葉輪出口寬度的6倍。通過對設(shè)計風機的建模和數(shù)值計算，當殼體厚度為葉輪出口寬度的6倍時，效率低，流量大，總壓低。因此，根據(jù)9-19風機的數(shù)值計算和文獻綜述的結(jié)果，蝸殼寬度是葉輪出口寬度的4倍，即b為0.48m。

9-19風機模型訓(xùn)練完成后，將測試數(shù)據(jù)應(yīng)用到所建立的模型中，驗證模型的有效性。如果所建立的9-19風機模型滿足建模的停止條件，則應(yīng)用該模型。如果建立的模型不能滿足建模的停止條件，則需要收集更多的數(shù)據(jù)進行模型訓(xùn)練。本文選取RBF核函數(shù)作為LSSVM的核函數(shù)。通過網(wǎng)格搜索方法得到核參數(shù)。煤礦主通風機采用離心風機。本文以離心風機為研究對象。其優(yōu)點是避免了直接數(shù)值模擬計算量過大的問題，但這些經(jīng)驗?zāi)Ｐ椭贿m用于有限的環(huán)境。采用LSSVM算法建立了風機性能預(yù)測模型，驗證了該方法的有效性。9-19風機模型培訓(xùn)和測試樣本從現(xiàn)場分布式控制系統(tǒng)中獲得。采用lhs法，從離心風機穩(wěn)定運行區(qū)選取100組數(shù)據(jù)進行模型培訓(xùn)，選擇50組試驗數(shù)據(jù)進行模型驗證，模型培訓(xùn)的停止條件為rmse<0.05。9-19風機利用MATLAB實現(xiàn)了上述模型。圖3顯示了具有不同訓(xùn)練樣本數(shù)的預(yù)測模型的RMSE。從圖3可以看出，隨著訓(xùn)練樣本的增加，預(yù)測模型的RMSE值不斷下降，終趨于穩(wěn)定。當訓(xùn)練樣本數(shù)為30時，模型滿足訓(xùn)練停止條件。當模型滿足停止條件時，即使使用30個訓(xùn)練樣本，模型的預(yù)測值也與實際值進行比較。由圖4可以看出，該模型能較好地預(yù)測離心風機的出力，預(yù)測值與實際數(shù)據(jù)吻合較好。