在總結(jié)以往研究經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，以排塵離心通風(fēng)機為研究對象，利用NUMECA軟件對不同的葉片開槽方案進行了模擬，比較了不同方案下的風(fēng)機性能優(yōu)化，并結(jié)合分布確定了葉片開槽的較佳參數(shù)。葉輪內(nèi)部流場。本文對排塵離心通風(fēng)機原葉輪開槽前的內(nèi)部流場進行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明，風(fēng)扇葉片通道的吸力面發(fā)生了邊界層分離，形成了一個較大的渦流區(qū)。后半段通道內(nèi)，吸力面邊界層分離較為嚴(yán)重，高速氣流占整個通道寬度的65%左右。因此，可以通過在容易發(fā)生邊界層分離的葉片端部開一個小間隙來防止邊界層分離的產(chǎn)生和發(fā)展，從而使流經(jīng)該間隙的部分流體能夠吹走吸入面出口附近的流體。以往的研究表明，狹縫的大小對氣流有很大的影響，但在粉塵環(huán)境中，狹縫過?。íM縫寬度約為2 mm）可能會被堵塞而失去其功能，這限制了該技術(shù)在實際中的應(yīng)用。研究結(jié)果表明，排塵離心通風(fēng)機葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不僅使風(fēng)機難以加工，而且增加了風(fēng)機內(nèi)部的流動損失，降低了風(fēng)機的效率。因此，為了確保排塵離心通風(fēng)機不發(fā)生堵塞，開口處有足夠的間隙?？紤]到工程實踐中操作的方便性，用A的變化來表示縫的位置，用B的變化來控制縫角的大小。比較采用A/C（c為葉片弦長）與B/C的無量綱形式。在計算和優(yōu)化槽位和槽角時，采用了固定一個比例和調(diào)整另一個比例的方法。

排塵離心通風(fēng)機廣泛應(yīng)用于冶金、化工、鋼鐵、水泥等重工業(yè)。其結(jié)構(gòu)特點是整體結(jié)構(gòu)緊湊，葉輪寬徑比小，內(nèi)、外徑比小，長、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、小流量場合。在斜槽離心風(fēng)機樣機的基礎(chǔ)上，提出了三種改進方案：向內(nèi)延長風(fēng)機短葉片可減少短葉片吸力面分離，提高風(fēng)機效率2。針對風(fēng)機效率低、加工工藝復(fù)雜等缺點，提出了一種改進的風(fēng)機效率設(shè)計方案，并采用CFD數(shù)值計算方法進行了分析驗證。

本文對風(fēng)機進行改進和設(shè)計的主要思路是利用N-S方程和SSTK-U湍流模型計算斜槽風(fēng)機樣機的流量。數(shù)值計算結(jié)果與原始測量數(shù)據(jù)吻合較好，證明了該計算模型和數(shù)值計算方法的可行性。通過對排塵離心通風(fēng)機不同截面的等值線和流線的觀測，分析了葉輪通道內(nèi)流動損失的原因。通過控制葉片吸力面邊界層的分離，降低了風(fēng)機的內(nèi)部流動損失。針對風(fēng)機內(nèi)部流動狀況，提出了三種不同的改進方案。在改進方案不能滿足性能要求的情況下，對風(fēng)機進行了重新設(shè)計。為了使風(fēng)機葉片通道內(nèi)的流動更加合理，根據(jù)葉輪通道截面面積逐漸變化的原理，建立了風(fēng)機葉片型線形成的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)該數(shù)學(xué)模型完成了風(fēng)機葉片型線的設(shè)計。在瞬態(tài)計算結(jié)果穩(wěn)定后，利用FW-H模型對設(shè)計風(fēng)機的氣動噪聲進行了計算。風(fēng)機葉片的設(shè)計采用“雙圓弧”成形方法，不僅簡化了風(fēng)機的加工工藝，而且使風(fēng)機的總壓力提高到5257pa，效率提高到68%。后介紹了離心風(fēng)機的瞬態(tài)計算方法，分析了瞬態(tài)計算中時間步長的選擇原則。采用瞬態(tài)數(shù)值方法對新設(shè)計的風(fēng)機內(nèi)部流動進行了數(shù)值模擬。在瞬態(tài)計算結(jié)果穩(wěn)定后，排塵離心通風(fēng)機采用FW-H模型計算了設(shè)計風(fēng)機的氣動噪聲，遠(yuǎn)場噪聲值為58dB。

目前排塵離心通風(fēng)機的湍流數(shù)值模擬方法有直接數(shù)值模擬法、雷諾時間平均法和大渦模擬法。每個湍流模型都有其各自的優(yōu)缺點。對于直接數(shù)值模擬方法，其優(yōu)點是可以在不引入經(jīng)驗?zāi)Ｐ图僭O(shè)的情況下模擬流場中各尺寸的湍流波動，因此被稱為精準(zhǔn)的湍流波動。精細(xì)計算排塵離心通風(fēng)機流體數(shù)值模擬方法的缺點是在直接數(shù)值計算中，網(wǎng)格尺寸要求很小，導(dǎo)致計算量的增加。它通常需要較大的內(nèi)存和快速的CPU，因此在實際工程中很難應(yīng)用。雷諾時間平均法是工程中常用的數(shù)值模擬方法。排塵離心通風(fēng)機通過引入雷諾應(yīng)力的封閉方程，可以求解時間平均雷諾方程。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。直接數(shù)值模擬（DNS）是瞬時湍流控制方程的直接解。排塵離心通風(fēng)機葉輪由若干結(jié)構(gòu)參數(shù)組成，這些參數(shù)對離心風(fēng)機的性能有著重要的影響。DNS的較大優(yōu)點是它不需要對湍流進行任何簡化或近似。理論上，可以得到相對準(zhǔn)確的結(jié)果。然而，直接排塵離心通風(fēng)機數(shù)值模擬所需的網(wǎng)格節(jié)點數(shù)量巨大，計算量大。目前，只有一些簡單的流動機理可以研究，如室內(nèi)空氣流動、靜水中的氣泡上升、顆粒與筒體在流動過程中的碰撞磨損等。

排塵離心通風(fēng)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。如果所建立的排塵離心通風(fēng)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(fēng)機采用離心風(fēng)機。本文以離心風(fēng)機為研究對象。采用LSSVM算法建立了風(fēng)機性能預(yù)測模型，驗證了該方法的有效性。排塵離心通風(fēng)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(fēng)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。排塵離心通風(fēng)機利用MATLAB實現(xiàn)了上述模型。目前排塵離心通風(fēng)機的湍流數(shù)值模擬方法有直接數(shù)值模擬法、雷諾時間平均法和大渦模擬法。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(dāng)訓(xùn)練樣本數(shù)為30時，模型滿足訓(xùn)練停止條件。當(dāng)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(fēng)機的出力，預(yù)測值與實際數(shù)據(jù)吻合較好。