為研究后箱式離心風(fēng)機葉輪的流場及噪聲問題，采用三維建模軟件ＵＧ對現(xiàn)有葉輪進(jìn)行逆向建模，提取出葉輪的幾何模型，運用Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ對葉輪模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后采用Ｆｌｕｅｎｔ軟件模擬了葉輪三維粘性定常流動特性，分析了葉輪內(nèi)部流動情況，在此基礎(chǔ)上對葉輪模型進(jìn)行噪聲分析，得到流場模擬和噪聲分析結(jié)果，為葉輪優(yōu)化設(shè)計提供理論依據(jù)。使用智能壓力風(fēng)速風(fēng)量儀測出PL3位置的靜壓和PL5處的流量壓差，然后再根據(jù)其他測量的數(shù)據(jù)算出風(fēng)機全壓和靜壓試驗裝置。

箱式離心風(fēng)機作為干燥、通風(fēng)類家電產(chǎn)品的重要組成部件，其性能直接影響著家電產(chǎn)品質(zhì)量的高低。隨著現(xiàn)代生活對節(jié)能、環(huán)保等要求日益提高，開發(fā)、低噪風(fēng)機成為必然趨勢。離心式通風(fēng)機的工作介質(zhì)為氣體，工作過程中會產(chǎn)生氣動噪聲、機械噪聲和氣固耦合噪聲，其中氣動噪聲是主要噪聲，約占到總噪聲的４５％左右。同樣由圖6效率曲線對比圖可知,加進(jìn)氣箱后風(fēng)機整體效率降低，與原始箱式離心風(fēng)機相比其高效區(qū)域比較窄，縮短了工作區(qū)域，且加進(jìn)氣箱后較優(yōu)工況點向小流量區(qū)偏移。風(fēng)機氣動噪聲主要由離散噪聲（旋轉(zhuǎn)噪聲）和湍流噪聲組成。高速高壓離心風(fēng)機旋轉(zhuǎn)噪聲較高，低速低壓風(fēng)機以湍流噪聲為主。且基頻噪聲和寬頻噪聲在風(fēng)機中不同程度的存在。目前對離心式通風(fēng)機降噪研究還處于試驗為主的研究階段，但試驗研究成本較大、周期較長，這對箱式離心風(fēng)機產(chǎn)品開發(fā)非常不利。此外，影響離心式通風(fēng)機氣動噪聲的因素眾多，設(shè)計所得結(jié)果的降噪機理難以被系統(tǒng)揭示。數(shù)值模擬方法能夠提供風(fēng)機的內(nèi)部流場信息和噪聲分布情況，有利于準(zhǔn)確認(rèn)識離心式通風(fēng)機噪聲產(chǎn)生機理和降噪原理，為進(jìn)一步推廣降噪設(shè)計的方法提供依據(jù)。所以，對離心式通風(fēng)機數(shù)值模擬的研究是非常必要的。

箱式離心風(fēng)機是廣泛應(yīng)用的一種機械，它的工作原理是將機械能轉(zhuǎn)化成氣體的壓力能，進(jìn)而排送氣體，在建筑業(yè)、鋼鐵業(yè)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都有應(yīng)用。金屬葉輪是離心風(fēng)機的重要組成部分，對于離心風(fēng)機的安全運行和性能起著決定作用。可見前蓋板加裝消聲材料降噪效果并不好，主要原因由于進(jìn)口處有集流器，導(dǎo)致安裝消聲材料的面積相對于后蓋板小很多，吸聲效果不明顯。隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及技術(shù)的發(fā)展，老舊的離心風(fēng)機已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展的需要。因此，對箱式離心風(fēng)機進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化成為了人們廣泛關(guān)注的問題。離心風(fēng)機結(jié)構(gòu)優(yōu)化對金屬葉輪的穩(wěn)定運行起著重要的推動作用。

本文通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化對離心風(fēng)機金屬葉輪穩(wěn)定運行影響進(jìn)行研究，主要通過各部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化對離心風(fēng)機金屬葉輪穩(wěn)定運行的作用作簡要分析，以達(dá)到為保證金屬風(fēng)機的平穩(wěn)運行提供理論支持的目的。離心風(fēng)機和金屬葉輪互相影響，互為補充。進(jìn)氣箱內(nèi)的流動損失進(jìn)氣箱的流動損失可以通過數(shù)值模擬計算分析，為理論研究提供參考，其大小為進(jìn)氣箱出口截面的動壓乘以損失系數(shù)。金屬葉輪是離心風(fēng)機的重要組成部分，在一定程度上決定著離心風(fēng)機的性能。同時，離心風(fēng)機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化又促進(jìn)了葉輪的平穩(wěn)運行。離心風(fēng)機廣泛應(yīng)用于鍋爐引風(fēng)、中央空調(diào)系統(tǒng)等多個領(lǐng)域，為人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的便利。然而離心風(fēng)機也會造成大量的能源消耗，必須實現(xiàn)對離心風(fēng)機的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以保證金屬葉輪的平穩(wěn)運行，達(dá)到節(jié)約能源的目的。

原箱式離心風(fēng)機和A 型改進(jìn)風(fēng)機在點的噪聲頻譜圖。根據(jù)風(fēng)機參數(shù)，風(fēng)機旋轉(zhuǎn)噪聲基頻為760 Hz，由頻譜圖可看出在500 ～ 800

Hz 之間的低頻噪聲并沒有降低，而1 250－2 000 Hz 之間吸聲材料的降噪效果非常好，噪聲下降明顯。主要原因就是選用的吸聲材料超細(xì)玻璃棉在高頻率下，吸聲系數(shù)較大，因此多孔吸聲材料其吸聲效果是高頻優(yōu)于低頻的。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，增加箱式離心風(fēng)機的損失，導(dǎo)致離心風(fēng)機效率降低。消聲蝸殼為B 組合形式時與原風(fēng)機的出口A聲級隨流量變化的對比圖。與原風(fēng)機相比，在額定工況點A 聲級降低約7 dB( A) ，在大流量工況，A 聲級降低約5．0dB( A) ，在小流量工況下，A 聲級降低約2．4 dB( A) 。

在125～ 500Hz 頻段之間，風(fēng)機A 聲級有所增大，原因是后蓋板加上消聲材料后，葉輪軸向安裝長度加長引起低頻電機振動，噪聲增加。在中高頻段后蓋板加消聲材料的降噪效果很好，這種方式對于氣動噪聲及高頻振動等起到很好的吸收作用，尤其是箱式離心風(fēng)機包括電機的高頻振動噪聲過濾程度明顯。消聲蝸殼為C 組合形式時與原風(fēng)機的出口A聲級隨流量變化的對比圖。箱式離心風(fēng)機是廣泛應(yīng)用的一種機械，它的工作原理是將機械能轉(zhuǎn)化成氣體的壓力能，進(jìn)而排送氣體，在建筑業(yè)、鋼鐵業(yè)和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都有應(yīng)用。與原風(fēng)機相比，在額定工況點總A 聲級降低約7．2 dB( A) ，在大流量工況，A 聲級降低約5．5 dB( A) ，在小流量工況，A 聲級降低約3．5 dB( A) 。是消聲蝸殼為D 組合形式時與原風(fēng)機的出口A聲級隨流量變化的對比圖。與原風(fēng)機相比，在額定工況點，A 聲級降低約5．14 dB( A) ，箱式離心風(fēng)機在大流量工況，總A 聲級降低約5．0 dB( A) ，在小流量工況，A 聲級降低約2．0 dB( A) 。降噪效果稍微好于A 型改進(jìn)風(fēng)機，但不明顯?？梢娗吧w板加裝消聲材料降噪效果并不好，主要原因由于進(jìn)口處有集流器，導(dǎo)致安裝消聲材料的面積相對于后蓋板小很多，吸聲效果不明顯。

箱式離心風(fēng)機性能試驗原理及其裝置為了驗證修正后數(shù)值計算模型的準(zhǔn)確度，對原風(fēng)機的不同工況氣動性能試驗。將修正前后數(shù)值計算模型預(yù)測原型機性能結(jié)果與試驗值作對比分析，由數(shù)據(jù)可知，采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε 模型預(yù)測的風(fēng)機性能曲線較試驗值存在一定誤差，其較大誤差值達(dá)9.5%，修正的k-ε 模型，各流量工況下箱式離心風(fēng)機出口靜壓計算值與試驗值吻合，其性能曲線趨于重合，兩者誤差值明顯減小，且較大誤差降低至3%，充分驗證了所采用的數(shù)值計算模型修正方法的可行性，同時為下文箱式離心風(fēng)機性能的準(zhǔn)確度和可靠性預(yù)測提供支撐。電機優(yōu)化對箱式離心風(fēng)機金屬葉輪穩(wěn)定運行的影響吸油煙機、空調(diào)系統(tǒng)等設(shè)備空間較小，為了節(jié)省空間，一般會使用內(nèi)藏電動機設(shè)備。設(shè)計原理分析原風(fēng)機蝸殼內(nèi)壁型線采用的是傳統(tǒng)蝸殼型線設(shè)計方法，即不考慮壁面粘性摩擦的影響，氣流動量矩保持不變，運用不等邊基圓法繪制的近似阿基米德螺旋線。而實際流動過程中，氣體粘性作用常導(dǎo)致其速度在過流斷面上呈現(xiàn)的分布不均勻現(xiàn)象。

對于低速小型多翼離心風(fēng)機而言，由于氣體流道狹窄，受粘性作用的影響，風(fēng)機內(nèi)壁面邊界層分離加劇，經(jīng)過葉輪加速的氣體流速沿蝸殼徑向方向逐漸減小，而在箱式離心風(fēng)機蝸殼出口處，由于同時受到蝸舌結(jié)構(gòu)和蝸殼壁面的影響，其流速為管道流速度分布，受粘性作用的影響，蝸殼內(nèi)流體于整個流道空間內(nèi)呈現(xiàn)速度分布不均勻的現(xiàn)象，因此在實際流動過程中，流體動量矩并不是不變的，而是隨流動的進(jìn)行不斷減小，故基于動量矩守恒定律設(shè)計的傳統(tǒng)蝸殼型線存在動量修正的必要。在小流量區(qū)，風(fēng)機內(nèi)部的流場分布發(fā)生偏心現(xiàn)象(C處)，葉輪流道E側(cè)，氣體比較充實，葉輪流道F側(cè)氣體分布較差，與原始風(fēng)機內(nèi)部流場分布相比，其箱式離心風(fēng)機葉輪流道的充盈性差。改型設(shè)計方法由于氣體粘性力無法通過簡單的公式運算獲得，且其大小受氣體速度的影響，因此本文采用一種簡單化的求解方法，即基于傳統(tǒng)不等邊基圓法，箱式離心風(fēng)機運用改進(jìn)后的k-ε 模型對原風(fēng)機進(jìn)行數(shù)值模擬，設(shè)置如圖8 所示的4 個監(jiān)測截面，其方位角φ 分別為90°、180°、270°、360°。通過Fluent 后處理計算得出蝸殼壁面區(qū)域于以上4 個截面處所受粘性力大小Fν ，測量力矩中心至力原點距離R，由額定工況下風(fēng)機總質(zhì)量流量q 計算得單位質(zhì)量流體所受黏性力矩平均值m FR / q。