經(jīng)過(guò)多年的工作實(shí)踐和總結(jié)，作者認(rèn)為此類離心鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生異常振動(dòng)的主要原因有：基礎(chǔ)因素、安裝精度不達(dá)標(biāo)、風(fēng)機(jī)葉輪不平衡、管道共振等。風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且葉片外形不規(guī)則，因此生成結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格比較困難，相反非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格適應(yīng)能力強(qiáng)，在處理復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)有利于網(wǎng)格的自適應(yīng)。有時(shí)，振動(dòng)是多個(gè)原因共同作用的，在實(shí)際工作中，應(yīng)認(rèn)真綜合分析，才能找到解決問(wèn)題的辦法。下面，作者就上文所列的振動(dòng)因素及其處理措施進(jìn)行分析和探討。

基礎(chǔ)因素及其檢查處理措施

離心鼓風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)因素如基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工不規(guī)范等造成風(fēng)機(jī)振動(dòng)往往被忽視。其實(shí)，基礎(chǔ)因素造成風(fēng)機(jī)振動(dòng)故障的事例并不少見(jiàn)，且其危害性很大。作為工程技術(shù)人員，首先要了解風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的作用。風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的作用有三個(gè)方面：

一是，根據(jù)生產(chǎn)工藝條件和設(shè)備安裝要求將風(fēng)機(jī)牢固地固定在一定位置上；

二是，承受風(fēng)機(jī)的全部重力以及工作時(shí)由于作用力產(chǎn)生的載荷，并將載荷均勻地傳布到地基；

三是，吸收和隔離因旋轉(zhuǎn)動(dòng)力作用產(chǎn)生的振動(dòng)，防止發(fā)生共振。

綜上所述，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，簡(jiǎn)要分析了各部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的影響。（4）進(jìn)口調(diào)節(jié)閥宜優(yōu)先選用葉片閥，它在工作時(shí)能實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)輸送介質(zhì)的均勻分布，防止產(chǎn)生劇烈渦流而發(fā)生振動(dòng)。主要從集流器優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行影響、窩殼優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行影響、電機(jī)優(yōu)化對(duì)離心風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行影響，以及葉片形狀優(yōu)化對(duì)離心鼓風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行影響四個(gè)方面進(jìn)行分析，為保證金屬葉輪的穩(wěn)定運(yùn)行提供技術(shù)支持。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)行的影響

集流器優(yōu)化對(duì)離心鼓風(fēng)機(jī)金屬葉輪穩(wěn)定運(yùn)行的影響

集流器的工作原理是通過(guò)將氣流均勻地送入葉輪進(jìn)口截面，以達(dá)到提高離心鼓風(fēng)機(jī)葉輪的效率以及風(fēng)機(jī)整體性能的目的。集流器的結(jié)構(gòu)形式對(duì)氣流的流動(dòng)損失以及金屬葉輪的平穩(wěn)運(yùn)行都有很大影響，因此對(duì)集流器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化是非常重要的。在設(shè)計(jì)集流器的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)確保較大程度地符合金屬葉輪附近氣流的流動(dòng)情況，同時(shí)還應(yīng)保證集流器內(nèi)氣流的平穩(wěn)運(yùn)行。以離心鼓風(fēng)機(jī)蝸殼與葉輪出口在半徑方向上的間距隨方位角線性遞增來(lái)優(yōu)化蝸殼型線，并用試驗(yàn)證明了良好的蝸殼型線不僅能提高風(fēng)機(jī)效率及全壓，還能改變流量-壓力曲線的變化趨勢(shì)。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，增加離心鼓風(fēng)機(jī)的損失，導(dǎo)致離心風(fēng)機(jī)效率降低。因此，必須優(yōu)化集流器結(jié)構(gòu)，通過(guò)減小集流器的錐度、增加喉部半徑的方式，提高離心風(fēng)機(jī)的效率，保證金屬葉輪的平穩(wěn)運(yùn)行。

為改善離心鼓風(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)。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%。試驗(yàn)結(jié)果表明：改型離心鼓風(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%。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：改型離心鼓風(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。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，離心鼓風(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。工業(yè)生產(chǎn)中的離心鼓風(fēng)機(jī)特別是離心式風(fēng)機(jī)應(yīng)用很廣泛，在一些生產(chǎn)裝置中甚至屬關(guān)鍵設(shè)備。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。

將建立好的離心鼓風(fēng)機(jī)三維模型導(dǎo)入ICEM 軟件進(jìn)行混合網(wǎng)格的劃分。其中進(jìn)出口和葉輪區(qū)域采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，而蝸殼部分由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是電動(dòng)機(jī)周圍結(jié)構(gòu)并非規(guī)則模型，故采用適應(yīng)性較強(qiáng)的非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格，具體網(wǎng)格如圖3 所示。綜合考慮動(dòng)靜耦合區(qū)域?qū)?shù)值模擬預(yù)測(cè)結(jié)果的影響，在進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，對(duì)邊界層進(jìn)行加密處理，其較低網(wǎng)格質(zhì)量雅克比[14]在0.3 以上。（2）在振動(dòng)比較明顯的管段上加裝管道減震器，使管道與風(fēng)機(jī)殼體呈柔性連接，減小或緩沖振動(dòng)。為了保證數(shù)值計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免網(wǎng)格誤差對(duì)其模擬結(jié)果造成影響，對(duì)離心鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證，如表1 所示。綜合考慮計(jì)算精度和計(jì)算效率可知，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)為25 萬(wàn)左右時(shí)預(yù)測(cè)結(jié)果較為合理，終確定整個(gè)計(jì)算域的網(wǎng)格數(shù)為2513558。k-ε 模型作為為普遍有效的湍流模型，能夠計(jì)算大量的各種回流和薄剪切層流動(dòng)，被廣泛應(yīng)用于各類風(fēng)機(jī)的數(shù)值求解計(jì)算中。

由于有梯度擴(kuò)散項(xiàng)，模型k-ε 方程為橢圓形方程，故其特性同其他橢圓形方程，需要邊界條件：離心鼓風(fēng)機(jī)出口或?qū)ΨQ軸處k / n0和/ n0。但上述邊界條件只針對(duì)高雷諾數(shù)而言，在固體壁面附近，流體粘性應(yīng)力將取代湍流雷諾應(yīng)力，并在臨近固體壁面的粘性底層占主要作用。而多翼離心風(fēng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)尺寸小、相對(duì)馬赫數(shù)低，氣體黏性力在流體流動(dòng)過(guò)程中起重要作用，因此，在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，標(biāo)準(zhǔn)k-ε 模型由于未充分考慮粘性力的影響，導(dǎo)致計(jì)算模型出現(xiàn)偏差。由于穿孔板摩擦損失較大，氣體流動(dòng)阻力增加，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)壓力和效率都有不同程度的降低。運(yùn)用Visual C 將上述修正函數(shù)編寫為UDF代碼，并導(dǎo)入Fluent 內(nèi)置Calculation module。為符合實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，離心鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)出口邊界條件設(shè)置為壓力入口和壓力出口，出口壓降與動(dòng)能成正比，從而避免在進(jìn)口和出口定義一致的速度分布[15]。后以CFD 計(jì)算的定常結(jié)果作為初始條件，進(jìn)行非定常數(shù)值計(jì)算。