除塵風(fēng)機(jī)廠家廣泛應(yīng)用于冶金、化工、鋼鐵、水泥等重工業(yè)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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。針對風(fēng)機(jī)效率低、加工工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)，提出了一種改進(jìn)的風(fēng)機(jī)效率設(shè)計(jì)方案，并采用CFD數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行了分析驗(yàn)證。能夠看出在延伸短葉片后，改善計(jì)劃一的風(fēng)機(jī)短葉片吸力面的兩個旋渦消失，葉片鄰近的別離區(qū)顯著的減小，但改善計(jì)劃一的長葉片吸力面依然存在較大的別離區(qū)，因此風(fēng)機(jī)的全體功率進(jìn)步并不太顯著。

本文對風(fēng)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)和設(shè)計(jì)的主要思路是利用N-S方程和SSTK-U湍流模型計(jì)算斜槽風(fēng)機(jī)樣機(jī)的流量。數(shù)值計(jì)算結(jié)果與原始測量數(shù)據(jù)吻合較好，證明了該計(jì)算模型和數(shù)值計(jì)算方法的可行性。通過對除塵風(fēng)機(jī)廠家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(jī)的內(nèi)部流動損失。針對風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動狀況，提出了三種不同的改進(jìn)方案。在改進(jìn)方案不能滿足性能要求的情況下，對風(fēng)機(jī)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。為了使風(fēng)機(jī)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(jī)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(jī)葉片型線的設(shè)計(jì)。風(fēng)機(jī)葉片的設(shè)計(jì)采用“雙圓弧”成形方法，不僅簡化了風(fēng)機(jī)的加工工藝，而且使風(fēng)機(jī)的總壓力提高到5257pa，效率提高到68%。后介紹了離心風(fēng)機(jī)的瞬態(tài)計(jì)算方法，分析了瞬態(tài)計(jì)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(jì)的風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動進(jìn)行了數(shù)值模擬。在瞬態(tài)計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定后，除塵風(fēng)機(jī)廠家采用FW-H模型計(jì)算了設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的氣動噪聲，遠(yuǎn)場噪聲值為58dB。首先由除塵風(fēng)機(jī)廠家的活動特性分析中能夠知道，除塵風(fēng)機(jī)廠家的短葉片吸力面存在兩個旋渦區(qū)，為了改善渦流帶來的活動損失，提出了通過改變短葉片的長度來改善風(fēng)機(jī)活動的計(jì)劃。

除塵風(fēng)機(jī)廠家的葉輪進(jìn)口直徑和出口直徑增大，葉片進(jìn)口安裝角增大，葉輪進(jìn)口寬度、出口寬度和葉片出口安裝角減小。為了保證葉輪通道的橫截面積逐漸變化，葉片安裝角aβ由1aβ逐漸變?yōu)?aβ。因此，根據(jù)除塵風(fēng)機(jī)廠家葉片安裝角隨葉輪半徑線性變化的規(guī)律，設(shè)計(jì)了風(fēng)機(jī)葉片安裝角。通過對第三章斜槽離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動特性的分析，可以看出，具有復(fù)雜“多弧”葉片的原型葉片吸力面具有較強(qiáng)的渦度，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動損失增大，無法提高風(fēng)機(jī)的整體效率。改善完成后按照除塵風(fēng)機(jī)廠家原型機(jī)的數(shù)值計(jì)算方法，對改善后的風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，能夠看出通過向內(nèi)延伸斜槽式離心風(fēng)機(jī)的短葉片，將風(fēng)機(jī)的所需扭矩由4。

為了避免樣機(jī)葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，提高風(fēng)機(jī)效率，提高風(fēng)機(jī)葉片的加工工藝，采用“雙圓弧”拼接的方法進(jìn)行葉片成型。離心風(fēng)機(jī)蝸殼成形及參數(shù)選擇離心風(fēng)機(jī)蝸殼是將離開葉輪的氣體引至蝸殼出口，將部分氣體動能轉(zhuǎn)化為靜壓的裝置。下面介紹了離心風(fēng)機(jī)蝸殼主要幾何參數(shù)和參數(shù)的選擇方法。蝸殼的主要幾何參數(shù)包括蝸殼橫截面積的周向變化、橫截面積的形狀、橫截面積的徑向位置、蝸殼的入口位置和蝸殼舌的結(jié)構(gòu)。除塵風(fēng)機(jī)廠家根據(jù)不同的截面形狀，蝸殼可分為矩形截面、平行壁蝸殼、圓形截面蝸殼等。斜槽風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)在1。

除塵風(fēng)機(jī)廠家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。因此，選擇離心風(fēng)機(jī)常用的矩形截面蝸殼作為風(fēng)機(jī)蝸殼截面的設(shè)計(jì)依據(jù)。介紹了蝸殼型線的設(shè)計(jì)方案。采用等循環(huán)法完成了蝸殼型線的設(shè)計(jì)，選擇等邊單元法進(jìn)行了蝸殼型線的近似繪制。研究結(jié)果表明，除塵風(fēng)機(jī)廠家葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不僅使風(fēng)機(jī)難以加工，而且增加了風(fēng)機(jī)內(nèi)部的流動損失，降低了風(fēng)機(jī)的效率。

除塵風(fēng)機(jī)廠家蝸殼外形參數(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(jì)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。由式計(jì)算的蝸殼寬度為0.069m~0.099m，b值為0.72m，為風(fēng)機(jī)葉輪出口寬度的6倍。通過對設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的建模和數(shù)值計(jì)算，當(dāng)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)除塵風(fēng)機(jī)廠家的數(shù)值計(jì)算和文獻(xiàn)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。在對除塵風(fēng)機(jī)廠家電機(jī)基礎(chǔ)和電機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造的基礎(chǔ)上，通過改變引風(fēng)機(jī)的葉輪形式和直徑，增加引風(fēng)機(jī)的輸出，并根據(jù)原風(fēng)機(jī)的輸出，將引風(fēng)機(jī)的容量提高1500帕。

這些方法往往需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算和重復(fù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，建模周期長，成本高，存在風(fēng)機(jī)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)使用不足，造成信息資源浪費(fèi)等問題。近年來，隨著人工智能算法的發(fā)展，數(shù)據(jù)驅(qū)動建模方法逐漸應(yīng)用于風(fēng)機(jī)性能預(yù)測?；诔龎m風(fēng)機(jī)廠家的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，提出了一種基于模糊RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的離心風(fēng)機(jī)建模方法。該方法取得了一定的效果。然而，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模所需的數(shù)據(jù)量大，建模周期長，建模數(shù)據(jù)分布不優(yōu)化，可能導(dǎo)致建模數(shù)據(jù)過度集中，容易陷入局部較優(yōu)。.大型離心風(fēng)機(jī)性能預(yù)測方法，采用LSSVM算法和除塵風(fēng)機(jī)廠家歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)建立性能預(yù)測模型，除塵風(fēng)機(jī)廠家采用LHS方法保證建模數(shù)據(jù)在建模區(qū)間內(nèi)均勻分布，提高模型的通用性。離心風(fēng)機(jī)的數(shù)據(jù)采集是建立離心風(fēng)機(jī)模型的基礎(chǔ)，因此有必要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來采集必要的離心風(fēng)機(jī)模型數(shù)據(jù)。影響離心風(fēng)機(jī)性能的輸入變量很多，忽略了二次變量的影響。影響離心風(fēng)機(jī)性能的主要變量是進(jìn)口壓力、進(jìn)口溫度、進(jìn)口流量和轉(zhuǎn)速。選擇出口壓力作為衡量離心風(fēng)機(jī)性能的指標(biāo)。為了提高模型的通用性，避免局部建模，采集的訓(xùn)練和測試數(shù)據(jù)應(yīng)均勻分布在風(fēng)機(jī)的整個運(yùn)行范圍內(nèi)。lhs采用分層采樣，將采樣間隔均勻劃分為若干等分，并在每個部分隨機(jī)采集數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)分布的均勻性，避免了數(shù)據(jù)過度集中。風(fēng)機(jī)數(shù)值計(jì)算和測量的效率特性曲線表明，斜槽離心風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)流量為0。