通過(guò)數(shù)值計(jì)算方法，觀察離心風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)部的流動(dòng)情況，通過(guò)收縮蝸殼180°~360°之間的型線，改進(jìn)后的離心風(fēng)機(jī)出口靜壓，出口全壓和風(fēng)機(jī)效率都有所提高。

Beena D. Baloni等采用實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)具有相同葉輪，4-72離心風(fēng)機(jī)蝸殼采用等環(huán)量法與等平均速度法成型的離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)特性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明采用等平均速度法成型的蝸殼內(nèi)部氣流的速度梯度與壓力梯度都小于采用等環(huán)量法成型的蝸殼，內(nèi)部流動(dòng)情況更優(yōu)。當(dāng)流量大于設(shè)計(jì)流量時(shí)，子午線速度mc1增大，入口速度與圓周切線的夾角大于葉片入口角度1aβ，4-72離心風(fēng)機(jī)迎角為負(fù)。

4-72離心風(fēng)機(jī)應(yīng)用廣泛，但由于其葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜、葉道較長(zhǎng)導(dǎo)致其內(nèi)部流動(dòng)損失較大，效率較低。復(fù)雜的葉片結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其加工工藝復(fù)雜，在批量生產(chǎn)時(shí)葉片模具制造的成本較大，一般企業(yè)都只單件生產(chǎn)甚至不生產(chǎn)，導(dǎo)致產(chǎn)品的供不應(yīng)求。將原型風(fēng)機(jī)的計(jì)算結(jié)果與原始測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，詳細(xì)分析了SSTK-U湍流模型計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，即離心風(fēng)機(jī)的數(shù)值計(jì)算。因此本文采用數(shù)值計(jì)算得方法，找到4-72離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)損失的根源，改善風(fēng)機(jī)內(nèi)部的流動(dòng)特性，提高風(fēng)機(jī)的綜合性能。

根據(jù)以上分析，本文對(duì)斜槽式離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，從改善風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)特性出發(fā)，首先在原型機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，而后根據(jù)風(fēng)機(jī)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，以合作單位的性能指標(biāo)為設(shè)計(jì)條件，完成風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)工作，具體的內(nèi)容如下：

本文通過(guò)查閱大量離心風(fēng)機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)，深入理解了風(fēng)機(jī)的不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)特性的影響，并采用數(shù)值計(jì)算方法

(CFD)對(duì)風(fēng)機(jī)原型機(jī)進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過(guò)觀察風(fēng)機(jī)不同截面處的等值線圖和流線圖，對(duì)風(fēng)機(jī)的內(nèi)部流動(dòng)特性進(jìn)行了分析，為離心風(fēng)機(jī)的改進(jìn)提供思路。以提高4-72離心風(fēng)機(jī)的效率和增大其全壓為改進(jìn)目標(biāo)，對(duì)風(fēng)機(jī)的短葉片長(zhǎng)度、增大風(fēng)機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑和改變風(fēng)機(jī)蝸殼蝸舌與葉輪的間隙，對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響進(jìn)行了研究。因此，改進(jìn)后的風(fēng)扇與樣機(jī)的幾何相似性不滿足風(fēng)扇相似性原理的條件。

4-72離心風(fēng)機(jī)的創(chuàng)新點(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(jiàn)的技術(shù)問(wèn)題。如果此時(shí)溫度變化明顯，繼電器內(nèi)部的液體裝置也會(huì)發(fā)生劇烈變化，導(dǎo)致指針旋轉(zhuǎn)。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4-72離心風(fēng)機(jī)較大的技術(shù)難點(diǎn)。

另外，4-72離心風(fēng)機(jī)的創(chuàng)新點(diǎn)如下：

（1）通過(guò)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(guò)延長(zhǎng)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；通過(guò)向外延伸風(fēng)機(jī)的長(zhǎng)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%。風(fēng)機(jī)葉輪參數(shù)選擇葉輪是風(fēng)機(jī)的主要部件，葉片是將能量傳遞給流體的部件。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4-72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(lái)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)4-72離心風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)，降低風(fēng)機(jī)的開(kāi)發(fā)成本和周期，加快離心風(fēng)機(jī)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。

離心風(fēng)機(jī)的葉片結(jié)構(gòu)主要包括葉片的形狀和葉片的組合。根據(jù)葉片出口安裝角度的不同，風(fēng)機(jī)可分為前向型、徑向型和后向型三種。為了改善葉輪流道內(nèi)的流動(dòng)狀況，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)葉輪葉型和葉片結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量的研究。2013年，Wu Gengli等人[46]采用“雙圓弧段”葉片。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。通過(guò)對(duì)葉片與恒速葉片的比較，結(jié)果表明，雙圓弧葉片離心風(fēng)機(jī)可以獲得更寬的穩(wěn)定工作范圍和更高的總壓。黃東濤等。4-72離心風(fēng)機(jī)采用長(zhǎng)短葉片開(kāi)槽技術(shù)，提高風(fēng)機(jī)總壓，降低風(fēng)機(jī)噪音。通過(guò)控制4-72離心風(fēng)機(jī)主葉片的數(shù)量，增加了主葉片中的短葉片，減少了葉片通道中的回流損失，從而提高了風(fēng)機(jī)的效率。本文在前人研究成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)葉輪流道截面逐漸變化的原理，采用葉片型線成形法，將斜槽風(fēng)機(jī)樣機(jī)的“多弧S形葉片”改進(jìn)為“雙弧”葉片，并采用雙弧拼接的方法，將葉片型線成形為“雙弧”葉片。兩個(gè)部分的葉片剖面詳細(xì)介紹了風(fēng)機(jī)各部件結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇和設(shè)計(jì)過(guò)程。