5-48離心風(fēng)機(jī)的點(diǎn)和難點(diǎn)在于以、高壓、節(jié)能為風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，要求產(chǎn)品性能達(dá)到或接近高壓、技術(shù)水平的先進(jìn)水平。但風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)是互補(bǔ)的、矛盾的。工作壓力的增加也會(huì)導(dǎo)致電耗和噪聲水平的提高，這是風(fēng)機(jī)常見的技術(shù)問題。如何使風(fēng)機(jī)的工作參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求，提高風(fēng)機(jī)的整體性能，不僅關(guān)系到單個(gè)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，而且關(guān)系到材料、制造、加工工藝和裝配精度的優(yōu)化。因此，這是一個(gè)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行整體優(yōu)化的系統(tǒng)工程，是5-48離心風(fēng)機(jī)較大的技術(shù)難點(diǎn)。依據(jù)通風(fēng)機(jī)的功能曲線，不只能夠查驗(yàn)計(jì)算參數(shù)與實(shí)測(cè)參數(shù)之間的共同程度，還能夠斷定通風(fēng)機(jī)的適應(yīng)性。

另外，5-48離心風(fēng)機(jī)的點(diǎn)如下：

（1）通過對(duì)斜槽離心風(fēng)機(jī)樣機(jī)的數(shù)值計(jì)算和內(nèi)部流動(dòng)特性分析，對(duì)樣機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，并提出了各種改進(jìn)方案。通過延長斜槽風(fēng)機(jī)的短葉片，降低了風(fēng)機(jī)所需的扭矩，提高了風(fēng)機(jī)的效率；5-48離心風(fēng)機(jī)的性能保證：（1）風(fēng)量（Tb點(diǎn)工況，145c）：134m3/s。通過向外延伸風(fēng)機(jī)的長葉片和短葉片，提高了風(fēng)機(jī)的效率。大型風(fēng)機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)半徑可以增加風(fēng)機(jī)的總壓力，但效率基本不變。減小樣機(jī)葉輪與蝸殼舌之間的間隙，不僅可以提高風(fēng)機(jī)的總壓，而且可以提高風(fēng)機(jī)效率2.1%。為XQ斜槽風(fēng)機(jī)的進(jìn)一步改進(jìn)和完善提供了良好的參考。

（2）取消原5-48離心風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。根據(jù)葉輪流道橫截面積逐漸變化的原理，建立了風(fēng)機(jī)葉片型線成形的數(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)。葉片的“雙圓弧”設(shè)計(jì)被原來復(fù)雜的“多圓弧”設(shè)計(jì)思想所取代，從而改善了原模型低壓低效的缺點(diǎn)。

（3）放棄傳統(tǒng)的以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)方法，以數(shù)值計(jì)算方法為主要研究手段，改進(jìn)5-48離心風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)，降低風(fēng)機(jī)的開發(fā)成本和周期，加快離心風(fēng)機(jī)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。

實(shí)際上，5-48離心風(fēng)機(jī)相同部件的各類丟失中，甚至不同部件的丟失之間都是彼此相關(guān)，彼此影響的。經(jīng)過考慮各部件丟失之間的相關(guān)聯(lián)系，并以很多的實(shí)驗(yàn)資料和現(xiàn)代計(jì)算方法為基礎(chǔ)，得到了具有理論根據(jù)和實(shí)際使用價(jià)值的風(fēng)機(jī)及丟失模型。為了保證離心風(fēng)機(jī)工作的可靠性，風(fēng)機(jī)的前蓋與集流器之間和蝸殼與轉(zhuǎn)軸之間，都要保持必定的空隙。這些空隙都將引起風(fēng)機(jī)的走漏丟失，走漏丟失一般包含外走漏與內(nèi)走漏兩種。一般情況下，稱蝸殼與轉(zhuǎn)軸之間的走漏為外走漏，但由于外走漏的值比較小，一般忽略不計(jì)。在原風(fēng)機(jī)電機(jī)不變的情況下，風(fēng)機(jī)葉輪直徑由2557mm增加到2624mm，葉片類型發(fā)生變化。

氣體流經(jīng)5-48離心風(fēng)機(jī)葉輪前盤與集流器之間的走漏形成循環(huán)活動(dòng)，白白消耗掉葉輪的能量。這種丟失稱為內(nèi)走漏丟失。選用數(shù)值計(jì)算方法對(duì)離心風(fēng)機(jī)的走漏丟失特性進(jìn)行了研究，經(jīng)過選用A型和B型防渦圈，不僅降低了旋渦的選裝強(qiáng)度，還有用的降低了風(fēng)機(jī)的走漏丟失。并且在兩種防渦圈中，B型的防渦圈節(jié)能作用更好。在風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)中，根據(jù)相似原理，可以選擇現(xiàn)有的高效風(fēng)機(jī)或經(jīng)過試驗(yàn)的機(jī)型進(jìn)行相似設(shè)計(jì)，以保證風(fēng)機(jī)達(dá)到預(yù)期效果。

輪盤沖突丟失

5-48離心風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉輪的前盤和后盤外外表與其周圍的氣體發(fā)生沖突。因而發(fā)生的丟失，

稱為輪盤沖突丟失。這種內(nèi)部運(yùn)動(dòng)引起的能量丟失，盡管具有流力丟失的特色，可是這種丟失只造成功率的損耗，并不會(huì)降低風(fēng)機(jī)的壓力，所以叫做輪盤丟失或許內(nèi)部機(jī)械損失。

離心風(fēng)機(jī)的瞬態(tài)計(jì)算方法采用第二章所述的穩(wěn)態(tài)計(jì)算方法。計(jì)算結(jié)果收斂后，將收斂結(jié)果作為瞬態(tài)計(jì)算的初始值。湍流模型仍然是sstk_uuu。采用隱式分離法求解離散方程。5-48離心風(fēng)機(jī)的壓力修正采用簡(jiǎn)單算法進(jìn)行。對(duì)流項(xiàng)采用二階迎風(fēng)格式離散，擴(kuò)散項(xiàng)采用二階中心格式離散，時(shí)間項(xiàng)采用二階隱式格式離散。時(shí)間步長由公式確定。離心風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力噪聲的計(jì)算離心風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲主要包括機(jī)械噪聲、電磁噪聲和空氣動(dòng)力噪聲。離心風(fēng)機(jī)的內(nèi)部是復(fù)雜的三維非定常渦噪聲。采用LHS方法對(duì)離心風(fēng)機(jī)的進(jìn)口溫度、進(jìn)口壓力、進(jìn)口流量和轉(zhuǎn)速進(jìn)行了采集，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了歸1化處理，用于LSSVM模型的訓(xùn)練。復(fù)雜流場(chǎng)結(jié)構(gòu)與氣動(dòng)噪聲的相關(guān)性是氣動(dòng)噪聲研究中的一個(gè)難題。

為了了解三維流場(chǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)氣動(dòng)噪聲的影響，在氣動(dòng)噪聲預(yù)測(cè)中，采用條帶理論方法確定葉片表面的氣動(dòng)參數(shù)。近年來，風(fēng)機(jī)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)的研究取得了很大進(jìn)展。在風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲預(yù)測(cè)中，建立了相應(yīng)的物理模型和數(shù)學(xué)模型，介紹了復(fù)雜流場(chǎng)的數(shù)值模擬技術(shù)，進(jìn)行了考慮三維流場(chǎng)的氣動(dòng)噪聲預(yù)測(cè)計(jì)算，研究了流場(chǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)5-48離心風(fēng)機(jī)氣動(dòng)噪聲的影響。討論了如何有效地控制風(fēng)機(jī)內(nèi)部流量，降低風(fēng)機(jī)噪聲。5-48離心風(fēng)機(jī)采用多耦合仿生設(shè)計(jì)和數(shù)值計(jì)算方法，研究了仿生葉片的降噪機(jī)理。結(jié)果表明，仿生葉片的鋸齒后緣結(jié)構(gòu)可以有效地改變?nèi)~片后緣脫落渦的結(jié)構(gòu)和頻率，從而減小葉片表面的壓力波動(dòng)和氣流對(duì)葉片前緣的影響，使A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)提高。風(fēng)機(jī)的EL可降低2.1db。Seung-heo等人[64]將葉片的線性后緣改為S形后緣，結(jié)果表明，S型后緣葉片能有效地降低空調(diào)風(fēng)機(jī)的噪聲，使5-48離心風(fēng)機(jī)噪聲降低到2.2dB左右。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(gè)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。當(dāng)S型后緣角為5度，葉片傾角適當(dāng)增大時(shí)，可有效降低空調(diào)風(fēng)機(jī)噪聲。

5-48離心風(fēng)機(jī)模型訓(xùn)練完成后，將測(cè)試數(shù)據(jù)應(yīng)用到所建立的模型中，驗(yàn)證模型的有效性。如果所建立的5-48離心風(fēng)機(jī)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(jìn)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(jī)采用離心風(fēng)機(jī)。本文以離心風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象。采用LSSVM算法建立了風(fēng)機(jī)性能預(yù)測(cè)模型，驗(yàn)證了該方法的有效性。5-48離心風(fēng)機(jī)模型培訓(xùn)和測(cè)試樣本從現(xiàn)場(chǎng)分布式控制系統(tǒng)中獲得。采用lhs法，從離心風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)選取100組數(shù)據(jù)進(jìn)行模型培訓(xùn)，選擇50組試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型驗(yàn)證，模型培訓(xùn)的停止條件為rmse<0.05。5-48離心風(fēng)機(jī)利用MATLAB實(shí)現(xiàn)了上述模型。圖3顯示了具有不同訓(xùn)練樣本數(shù)的預(yù)測(cè)模型的RMSE。從圖3可以看出，隨著訓(xùn)練樣本的增加，預(yù)測(cè)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(shí)，模型滿足訓(xùn)練停止條件。在風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速和葉片出口安裝角選擇完畢后，根據(jù)風(fēng)機(jī)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)繪制了5-48離心風(fēng)機(jī)總壓系數(shù)與葉片出口安裝角（at2~beta_u）曲線的關(guān)系，并進(jìn)行了計(jì)算。當(dāng)模型滿足停止條件時(shí)，即使使用30個(gè)訓(xùn)練樣本，模型的預(yù)測(cè)值也與實(shí)際值進(jìn)行比較。由圖4可以看出，該模型能較好地預(yù)測(cè)離心風(fēng)機(jī)的出力，預(yù)測(cè)值與實(shí)際數(shù)據(jù)吻合較好。