為研究后箱式離心風(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)。使用智能壓力風(fēng)速風(fēng)量?jī)x測(cè)出PL3位置的靜壓和PL5處的流量壓差，然后再根據(jù)其他測(cè)量的數(shù)據(jù)算出風(fēng)機(jī)全壓和靜壓試驗(yàn)裝置。

箱式離心風(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。隨著現(xiàn)代生活對(duì)節(jié)能、環(huán)保等要求日益提高，開發(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。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，與原始箱式離心風(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。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)箱式離心風(fēng)機(jī)產(chǎn)品開發(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。

箱式離心風(fēng)機(jī)是廣泛應(yīng)用的一種機(jī)械，它的工作原理是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成氣體的壓力能，進(jìn)而排送氣體，在建筑業(yè)、鋼鐵業(yè)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都有應(yīng)用。金屬葉輪是離心風(fēng)機(jī)的重要組成部分，對(duì)于離心風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行和性能起著決定作用?？梢?jiàn)前蓋板加裝消聲材料降噪效果并不好，主要原因由于進(jìn)口處有集流器，導(dǎo)致安裝消聲材料的面積相對(duì)于后蓋板小很多，吸聲效果不明顯。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及技術(shù)的發(fā)展，老舊的離心風(fēng)機(jī)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展的需要。因此，對(duì)箱式離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化成為了人們廣泛關(guān)注的問(wèn)題。離心風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)金屬葉輪的穩(wěn)定運(yùn)行起著重要的推動(dòng)作用。

本文通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行影響進(jìn)行研究，主要通過(guò)各部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的作用作簡(jiǎn)要分析，以達(dá)到為保證金屬風(fēng)機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行提供理論支持的目的。離心風(fēng)機(jī)和金屬葉輪互相影響，互為補(bǔ)充。進(jìn)氣箱內(nèi)的流動(dòng)損失進(jìn)氣箱的流動(dòng)損失可以通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算分析，為理論研究提供參考，其大小為進(jìn)氣箱出口截面的動(dòng)壓乘以損失系數(shù)。金屬葉輪是離心風(fēng)機(jī)的重要組成部分，在一定程度上決定著離心風(fēng)機(jī)的性能。同時(shí)，離心風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化又促進(jìn)了葉輪的平穩(wěn)運(yùn)行。離心風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于鍋爐引風(fēng)、中央空調(diào)系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域，為人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大的便利。然而離心風(fēng)機(jī)也會(huì)造成大量的能源消耗，必須實(shí)現(xiàn)對(duì)離心風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以保證金屬葉輪的平穩(wěn)運(yùn)行，達(dá)到節(jié)約能源的目的。

原箱式離心風(fēng)機(jī)和A 型改進(jìn)風(fēng)機(jī)在點(diǎn)的噪聲頻譜圖。根據(jù)風(fēng)機(jī)參數(shù)，風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)噪聲基頻為760 Hz，由頻譜圖可看出在500 ～ 800

Hz 之間的低頻噪聲并沒(méi)有降低，而1 250－2 000 Hz 之間吸聲材料的降噪效果非常好，噪聲下降明顯。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。集流器的類型有很多種，常用的集流器是錐弧形集流器，錐弧形集流器的氣流運(yùn)行一般比較平穩(wěn)，但是集流器喉部到葉輪進(jìn)口階段容易發(fā)生邊界層分離現(xiàn)象，增加箱式離心風(fēng)機(jī)的損失，導(dǎo)致離心風(fēng)機(jī)效率降低。消聲蝸殼為B 組合形式時(shí)與原風(fēng)機(jī)的出口A聲級(jí)隨流量變化的對(duì)比圖。與原風(fēng)機(jī)相比，在額定工況點(diǎn)A 聲級(jí)降低約7 dB( A) ，在大流量工況，A 聲級(jí)降低約5．0dB( A) ，在小流量工況下，A 聲級(jí)降低約2．4 dB( A) 。

在125～ 500Hz 頻段之間，風(fēng)機(jī)A 聲級(jí)有所增大，原因是后蓋板加上消聲材料后，葉輪軸向安裝長(zhǎng)度加長(zhǎng)引起低頻電機(jī)振動(dòng)，噪聲增加。在中高頻段后蓋板加消聲材料的降噪效果很好，這種方式對(duì)于氣動(dòng)噪聲及高頻振動(dòng)等起到很好的吸收作用，尤其是箱式離心風(fēng)機(jī)包括電機(jī)的高頻振動(dòng)噪聲過(guò)濾程度明顯。消聲蝸殼為C 組合形式時(shí)與原風(fēng)機(jī)的出口A聲級(jí)隨流量變化的對(duì)比圖。箱式離心風(fēng)機(jī)是廣泛應(yīng)用的一種機(jī)械，它的工作原理是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成氣體的壓力能，進(jìn)而排送氣體，在建筑業(yè)、鋼鐵業(yè)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都有應(yīng)用。與原風(fēng)機(jī)相比，在額定工況點(diǎn)總A 聲級(jí)降低約7．2 dB( A) ，在大流量工況，A 聲級(jí)降低約5．5 dB( A) ，在小流量工況，A 聲級(jí)降低約3．5 dB( A) 。是消聲蝸殼為D 組合形式時(shí)與原風(fēng)機(jī)的出口A聲級(jí)隨流量變化的對(duì)比圖。與原風(fēng)機(jī)相比，在額定工況點(diǎn)，A 聲級(jí)降低約5．14 dB( A) ，箱式離心風(fēng)機(jī)在大流量工況，總A 聲級(jí)降低約5．0 dB( A) ，在小流量工況，A 聲級(jí)降低約2．0 dB( A) 。降噪效果稍微好于A 型改進(jìn)風(fēng)機(jī)，但不明顯?？梢?jiàn)前蓋板加裝消聲材料降噪效果并不好，主要原因由于進(jìn)口處有集流器，導(dǎo)致安裝消聲材料的面積相對(duì)于后蓋板小很多，吸聲效果不明顯。

箱式離心風(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)。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，各流量工況下箱式離心風(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)為下文箱式離心風(fēng)機(jī)性能的準(zhǔn)確度和可靠性預(yù)測(cè)提供支撐。電機(jī)優(yōu)化對(duì)箱式離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的影響吸油煙機(jī)、空調(diào)系統(tǒng)等設(shè)備空間較小，為了節(jié)省空間，一般會(huì)使用內(nèi)藏電動(dòng)機(jī)設(shè)備。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，而在箱式離心風(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。在小流量區(qū)，風(fēng)機(jī)內(nèi)部的流場(chǎng)分布發(fā)生偏心現(xiàn)象(C處)，葉輪流道E側(cè)，氣體比較充實(shí)，葉輪流道F側(cè)氣體分布較差，與原始風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)分布相比，其箱式離心風(fēng)機(jī)葉輪流道的充盈性差。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，箱式離心風(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。