為研究后鍋爐風(fēng)機(jī)葉輪的流場(chǎng)及噪聲問(wèn)題，采用三維建模軟件ＵＧ對(duì)現(xiàn)有葉輪進(jìn)行逆向建模，提取出葉輪的幾何模型，運(yùn)用Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ對(duì)葉輪模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后采用Ｆｌｕｅｎｔ軟件模擬了葉輪三維粘性定常流動(dòng)特性，分析了葉輪內(nèi)部流動(dòng)情況，在此基礎(chǔ)上對(duì)葉輪模型進(jìn)行噪聲分析，得到流場(chǎng)模擬和噪聲分析結(jié)果，為葉輪優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。同樣由圖6效率曲線對(duì)比圖可知,加進(jìn)氣箱后風(fēng)機(jī)整體效率降低，與原始鍋爐風(fēng)機(jī)相比其高效區(qū)域比較窄，縮短了工作區(qū)域，且加進(jìn)氣箱后較優(yōu)工況點(diǎn)向小流量區(qū)偏移。

鍋爐風(fēng)機(jī)作為干燥、通風(fēng)類家電產(chǎn)品的重要組成部件，其性能直接影響著家電產(chǎn)品質(zhì)量的高低。通過(guò)建立離心風(fēng)機(jī)幾何模型和數(shù)值模型,并施加邊界條件，利用Fluent軟件對(duì)加米字圓弧集流器和普通圓弧集流器離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行了整機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬，采用Tecplot軟件進(jìn)行后處理，顯示同流量下離心風(fēng)機(jī)的壓力云圖。隨著現(xiàn)代生活對(duì)節(jié)能、環(huán)保等要求日益提高，開(kāi)發(fā)、低噪風(fēng)機(jī)成為必然趨勢(shì)。離心式通風(fēng)機(jī)的工作介質(zhì)為氣體，工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生氣動(dòng)噪聲、機(jī)械噪聲和氣固耦合噪聲，其中氣動(dòng)噪聲是主要噪聲，約占到總噪聲的４５％左右。風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲主要由離散噪聲（旋轉(zhuǎn)噪聲）和湍流噪聲組成。高速高壓離心風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)噪聲較高，低速低壓風(fēng)機(jī)以湍流噪聲為主。且基頻噪聲和寬頻噪聲在風(fēng)機(jī)中不同程度的存在。目前對(duì)離心式通風(fēng)機(jī)降噪研究還處于試驗(yàn)為主的研究階段，但試驗(yàn)研究成本較大、周期較長(zhǎng)，這對(duì)鍋爐風(fēng)機(jī)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)非常不利。此外，影響離心式通風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲的因素眾多，設(shè)計(jì)所得結(jié)果的降噪機(jī)理難以被系統(tǒng)揭示。數(shù)值模擬方法能夠提供風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流場(chǎng)信息和噪聲分布情況，有利于準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)離心式通風(fēng)機(jī)噪聲產(chǎn)生機(jī)理和降噪原理，為進(jìn)一步推廣降噪設(shè)計(jì)的方法提供依據(jù)。所以，對(duì)離心式通風(fēng)機(jī)數(shù)值模擬的研究是非常必要的。

針對(duì)鍋爐風(fēng)機(jī)有無(wú)進(jìn)氣箱兩種結(jié)構(gòu)形式，建立了兩種計(jì)算模型，利用CFX 軟件對(duì)兩種模型進(jìn)行數(shù)值模擬，研究其內(nèi)部三維流場(chǎng)特性，基于數(shù)值模擬結(jié)果分析了進(jìn)氣箱對(duì)離心風(fēng)機(jī)的性能影響。主要原因就是選用的吸聲材料超細(xì)玻璃棉在高頻率下，吸聲系數(shù)較大，因此多孔吸聲材料其吸聲效果是高頻優(yōu)于低頻的。數(shù)值模擬結(jié)果表明：加進(jìn)氣箱后，離心風(fēng)機(jī)的全開(kāi)流量與壓力有所降低，縮短了有效工作區(qū)域；在鍋爐風(fēng)機(jī)內(nèi)部葉輪進(jìn)口處產(chǎn)生渦旋現(xiàn)象，堵塞了葉輪流道，使風(fēng)機(jī)的效率和壓力降低。數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)試值對(duì)比是比較吻合。進(jìn)氣箱是離心風(fēng)機(jī)重要的組成部分，主要應(yīng)用于大型離心風(fēng)機(jī)與雙吸離心風(fēng)機(jī)。進(jìn)氣箱在其出口處氣體發(fā)生近90°轉(zhuǎn)彎，內(nèi)部流場(chǎng)十分復(fù)雜，并造成很大的流動(dòng)損失。其出口速度的不均勻性對(duì)鍋爐風(fēng)機(jī)性能影響明顯，有必要對(duì)其特性進(jìn)行研究。A.G.Sheard通過(guò)研究加進(jìn)氣箱的通風(fēng)機(jī)，在鍋爐風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)口加導(dǎo)流板控制葉輪進(jìn)口的非均勻氣流，結(jié)果表明在葉輪進(jìn)口加導(dǎo)流板能夠提高風(fēng)機(jī)的全壓，并得出了葉片根部斷裂的原因。使用三維粒子動(dòng)態(tài)分析儀（3D-PDA）對(duì)大型風(fēng)機(jī)進(jìn)氣箱內(nèi)部三維氣體流場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，揭示了其內(nèi)部流動(dòng)的基本特征，為了解進(jìn)氣箱流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和流動(dòng)機(jī)理提供了依據(jù)。

為改善鍋爐風(fēng)機(jī)受氣體粘性影響導(dǎo)致流動(dòng)分離加劇的現(xiàn)象，在傳統(tǒng)蝸殼型線設(shè)計(jì)理論的基礎(chǔ)上，研究氣體粘性力矩對(duì)蝸殼壁線分布的影響，并采用動(dòng)量矩修正方法對(duì)其進(jìn)行改型設(shè)計(jì)。本文所研究的某離心風(fēng)機(jī)葉輪有均布的16個(gè)前向的大小葉片，其內(nèi)部流場(chǎng)較為復(fù)雜，為了揭示鍋爐風(fēng)機(jī)內(nèi)的流場(chǎng)特性，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行全三維數(shù)值模擬。另外，為真實(shí)反映風(fēng)機(jī)內(nèi)流場(chǎng)分布情況，在標(biāo)準(zhǔn)k-ε 計(jì)算模型的擴(kuò)散項(xiàng)中加入粘性應(yīng)力作用，使其高計(jì)算誤差降低至3%。對(duì)比分析改型前后風(fēng)機(jī)數(shù)值模擬計(jì)算和試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果可知，采用修改的k-ε 模型進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)改型后風(fēng)機(jī)內(nèi)旋渦強(qiáng)度減小，蝸殼出口靠近蝸舌處流動(dòng)分離得到改善。試驗(yàn)結(jié)果表明：改型鍋爐風(fēng)機(jī)出口靜壓提升約25Pa，較大全壓效率較原型機(jī)提升約10%。

同時(shí)，由于蝸殼張開(kāi)度擴(kuò)大能夠抑制流動(dòng)分離，使蝸舌附近區(qū)域的旋渦強(qiáng)度及其影響區(qū)域減小，從而有效地降低了多翼離心風(fēng)機(jī)噪聲2.5dB。而在風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，鍋爐風(fēng)機(jī)葉輪出口氣流與蝸殼壁面間存在強(qiáng)烈的非定常干涉，使得蝸殼壁面成為風(fēng)機(jī)的主要噪聲源。多翼離心風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，是工業(yè)生產(chǎn)中主要耗能設(shè)備之一，蝸殼作為離心風(fēng)機(jī)中不可或缺的基本元件，其結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性及內(nèi)部流動(dòng)的復(fù)雜性會(huì)對(duì)葉輪出口氣流角造成較大影響，使其沿圓周方向呈現(xiàn)出明顯的不對(duì)稱性。而在風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，鍋爐風(fēng)機(jī)葉輪出口氣流與蝸殼壁面間存在強(qiáng)烈的非定常干涉，使得蝸殼壁面成為風(fēng)機(jī)的主要噪聲源。因此提高蝸殼型線設(shè)計(jì)水平，不僅能改善風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能，還能達(dá)到降低噪聲的效果。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)離心風(fēng)機(jī)蝸殼型線的研究，主要集中在尋找能真實(shí)反映蝸殼內(nèi)流體流動(dòng)狀態(tài)的設(shè)計(jì)方法。

鍋爐風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)原理及其裝置為了驗(yàn)證修正后數(shù)值計(jì)算模型的準(zhǔn)確度，對(duì)原風(fēng)機(jī)的不同工況氣動(dòng)性能試驗(yàn)。試驗(yàn)采用進(jìn)口堵片方式調(diào)節(jié)流量，從大流量至小流量共選取8個(gè)工況點(diǎn)，分別測(cè)試每個(gè)工況點(diǎn)的風(fēng)機(jī)流量、壓力、功耗和噪聲。將修正前后數(shù)值計(jì)算模型預(yù)測(cè)原型機(jī)性能結(jié)果與試驗(yàn)值作對(duì)比分析，由數(shù)據(jù)可知，采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε 模型預(yù)測(cè)的風(fēng)機(jī)性能曲線較試驗(yàn)值存在一定誤差，其較大誤差值達(dá)9.5%，修正的k-ε 模型，各流量工況下鍋爐風(fēng)機(jī)出口靜壓計(jì)算值與試驗(yàn)值吻合，其性能曲線趨于重合，兩者誤差值明顯減小，且較大誤差降低至3%，充分驗(yàn)證了所采用的數(shù)值計(jì)算模型修正方法的可行性，同時(shí)為下文鍋爐風(fēng)機(jī)性能的準(zhǔn)確度和可靠性預(yù)測(cè)提供支撐。設(shè)計(jì)原理分析原風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)壁型線采用的是傳統(tǒng)蝸殼型線設(shè)計(jì)方法，即不考慮壁面粘性摩擦的影響，氣流動(dòng)量矩保持不變，運(yùn)用不等邊基圓法繪制的近似阿基米德螺旋線。而實(shí)際流動(dòng)過(guò)程中，氣體粘性作用常導(dǎo)致其速度在過(guò)流斷面上呈現(xiàn)的分布不均勻現(xiàn)象。

對(duì)于低速小型多翼離心風(fēng)機(jī)而言，由于氣體流道狹窄，受粘性作用的影響，風(fēng)機(jī)內(nèi)壁面邊界層分離加劇，經(jīng)過(guò)葉輪加速的氣體流速沿蝸殼徑向方向逐漸減小，而在鍋爐風(fēng)機(jī)蝸殼出口處，由于同時(shí)受到蝸舌結(jié)構(gòu)和蝸殼壁面的影響，其流速為管道流速度分布，受粘性作用的影響，蝸殼內(nèi)流體于整個(gè)流道空間內(nèi)呈現(xiàn)速度分布不均勻的現(xiàn)象，因此在實(shí)際流動(dòng)過(guò)程中，流體動(dòng)量矩并不是不變的，而是隨流動(dòng)的進(jìn)行不斷減小，故基于動(dòng)量矩守恒定律設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)蝸殼型線存在動(dòng)量修正的必要。測(cè)量時(shí)，除地面外無(wú)其他的反射條件，測(cè)點(diǎn)位置D距地面的高度與風(fēng)機(jī)出口中心持平，水平方向上與出氣口軸線成45°，距離出氣口中心L=1m。改型設(shè)計(jì)方法由于氣體粘性力無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單的公式運(yùn)算獲得，且其大小受氣體速度的影響，因此本文采用一種簡(jiǎn)單化的求解方法，即基于傳統(tǒng)不等邊基圓法，鍋爐風(fēng)機(jī)運(yùn)用改進(jìn)后的k-ε 模型對(duì)原風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬，設(shè)置如圖8 所示的4 個(gè)監(jiān)測(cè)截面，其方位角φ 分別為90°、180°、270°、360°。通過(guò)Fluent 后處理計(jì)算得出蝸殼壁面區(qū)域于以上4 個(gè)截面處所受粘性力大小Fν ，測(cè)量力矩中心至力原點(diǎn)距離R，由額定工況下風(fēng)機(jī)總質(zhì)量流量q 計(jì)算得單位質(zhì)量流體所受黏性力矩平均值m FR / q。