在總結(jié)以往研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以排塵離心通風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象，利用NUMECA軟件對(duì)不同的葉片開槽方案進(jìn)行了模擬，比較了不同方案下的風(fēng)機(jī)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(chǎng)。本文對(duì)排塵離心通風(fēng)機(jī)原葉輪開槽前的內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)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(gè)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(gè)通道寬度的65%左右。因此，可以通過(guò)在容易發(fā)生邊界層分離的葉片端部開一個(gè)小間隙來(lái)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(duì)氣流有很大的影響，但在粉塵環(huán)境中，狹縫過(guò)?。íM縫寬度約為2 mm）可能會(huì)被堵塞而失去其功能，這限制了該技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用。研究結(jié)果表明，排塵離心通風(fēng)機(jī)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(dòng)損失，降低了風(fēng)機(jī)的效率。因此，為了確保排塵離心通風(fēng)機(jī)不發(fā)生堵塞，開口處有足夠的間隙。考慮到工程實(shí)踐中操作的方便性，用A的變化來(lái)表示縫的位置，用B的變化來(lái)控制縫角的大小。比較采用A/C（c為葉片弦長(zhǎng)）與B/C的無(wú)量綱形式。在計(jì)算和優(yōu)化槽位和槽角時(shí)，采用了固定一個(gè)比例和調(diào)整另一個(gè)比例的方法。

排塵離心通風(fēng)機(jī)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(zhǎng)、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(chǎng)合。在斜槽離心風(fēng)機(jī)樣機(jī)的基礎(chǔ)上，提出了三種改進(jìn)方案：向內(nèi)延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)短葉片可減少短葉片吸力面分離，提高風(fēng)機(jī)效率2。針對(duì)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。

本文對(duì)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(cè)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(guò)對(duì)排塵離心通風(fēng)機(jī)不同截面的等值線和流線的觀測(cè)，分析了葉輪通道內(nèi)流動(dòng)損失的原因。通過(guò)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(dòng)損失。針對(duì)風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)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(duì)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(dòng)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)。在瞬態(tài)計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定后，利用FW-H模型對(duì)設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)噪聲進(jìn)行了計(jì)算。風(fēng)機(jī)葉片的設(shè)計(jì)采用“雙圓弧”成形方法，不僅簡(jiǎn)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(shí)間步長(zhǎng)的選擇原則。采用瞬態(tài)數(shù)值方法對(duì)新設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。在瞬態(tài)計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定后，排塵離心通風(fēng)機(jī)采用FW-H模型計(jì)算了設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)噪聲，遠(yuǎn)場(chǎng)噪聲值為58dB。

目前排塵離心通風(fēng)機(jī)的湍流數(shù)值模擬方法有直接數(shù)值模擬法、雷諾時(shí)間平均法和大渦模擬法。每個(gè)湍流模型都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。對(duì)于直接數(shù)值模擬方法，其優(yōu)點(diǎn)是可以在不引入經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ图僭O(shè)的情況下模擬流場(chǎng)中各尺寸的湍流波動(dòng)，因此被稱為精準(zhǔn)的湍流波動(dòng)。精細(xì)計(jì)算排塵離心通風(fēng)機(jī)流體數(shù)值模擬方法的缺點(diǎn)是在直接數(shù)值計(jì)算中，網(wǎng)格尺寸要求很小，導(dǎo)致計(jì)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(shí)際工程中很難應(yīng)用。雷諾時(shí)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(jī)通過(guò)引入雷諾應(yīng)力的封閉方程，可以求解時(shí)間平均雷諾方程。其優(yōu)點(diǎn)是避免了直接數(shù)值模擬計(jì)算量過(guò)大的問(wèn)題，但這些經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭贿m用于有限的環(huán)境。直接數(shù)值模擬（DNS）是瞬時(shí)湍流控制方程的直接解。排塵離心通風(fēng)機(jī)葉輪由若干結(jié)構(gòu)參數(shù)組成，這些參數(shù)對(duì)離心風(fēng)機(jī)的性能有著重要的影響。DNS的較大優(yōu)點(diǎn)是它不需要對(duì)湍流進(jìn)行任何簡(jiǎn)化或近似。理論上，可以得到相對(duì)準(zhǔn)確的結(jié)果。然而，直接排塵離心通風(fēng)機(jī)數(shù)值模擬所需的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)量巨大，計(jì)算量大。目前，只有一些簡(jiǎn)單的流動(dòng)機(jī)理可以研究，如室內(nèi)空氣流動(dòng)、靜水中的氣泡上升、顆粒與筒體在流動(dòng)過(guò)程中的碰撞磨損等。

排塵離心通風(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。如果所建立的排塵離心通風(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L(zhǎng)SSVM的核函數(shù)。通過(guò)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。排塵離心通風(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。排塵離心通風(fēng)機(jī)利用MATLAB實(shí)現(xiàn)了上述模型。目前排塵離心通風(fēng)機(jī)的湍流數(shù)值模擬方法有直接數(shù)值模擬法、雷諾時(shí)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(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。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。