離心引風(fēng)機(jī)進(jìn)氣箱出口處（葉輪進(jìn)口處）水平橫向截面速度的矢量圖及云圖，從圖中可以看出，雖然其出口幾何結(jié)構(gòu)是對稱的，然而在出口處其流速為不均勻分布，靠進(jìn)氣方向處流速較高，被進(jìn)氣方向速度較低，氣流經(jīng)彎頭轉(zhuǎn)彎后，流速分布比較紊亂，從而使得進(jìn)入風(fēng)機(jī)葉輪的流速不均勻，與文獻(xiàn)的研究結(jié)果一致，這是導(dǎo)致離心風(fēng)機(jī)效率低的原因之一。5）與實驗測試結(jié)果對比分析，結(jié)果表明采用數(shù)值模擬研究風(fēng)機(jī)性能是可行的。

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)。由于進(jìn)氣箱出口速度大致與葉輪的進(jìn)口速度一樣。

進(jìn)氣箱對離心風(fēng)機(jī)性能的影響可知在進(jìn)氣箱出口與離心引風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)口處存在渦旋現(xiàn)象，研究中發(fā)現(xiàn)該渦旋與流量大小有關(guān)，在大流量區(qū)渦旋不明顯，且位于進(jìn)氣箱側(cè)的葉輪葉套的進(jìn)口處，隨著流量的減小，渦旋形狀更加的明顯，并向進(jìn)氣箱出口方向B側(cè)偏移?？梢钥闯?，原始風(fēng)機(jī)葉輪流道內(nèi)靠近出口處形成渦旋，主要原因是葉片出口附近存在較為嚴(yán)重的邊界層分離現(xiàn)象。離心引風(fēng)機(jī)葉片表面存在附面層，隨著葉輪旋轉(zhuǎn)，吸力面和壓力面附面層的結(jié)構(gòu)和形態(tài)是不同的。離心引風(fēng)機(jī)集流器的壓力用Tecplot軟件對模擬結(jié)果進(jìn)行后處理，可以對離心風(fēng)機(jī)集流器的受壓進(jìn)行對比分析。

1）離心引風(fēng)機(jī)在進(jìn)氣箱出口與葉輪進(jìn)口處有渦旋產(chǎn)生，其位置與流量大小相關(guān)，渦旋的存在導(dǎo)致葉輪流道發(fā)生了堵塞，是離心風(fēng)機(jī)效率降低的原因之一。

2）加進(jìn)氣箱后，風(fēng)機(jī)葉輪尾緣的“尾跡-射流”現(xiàn)象更加的嚴(yán)重，且在小流量區(qū)風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場存在偏心現(xiàn)象。

3）加進(jìn)氣箱后離心引風(fēng)機(jī)不僅效率有所降低，其全開流量與壓力與無進(jìn)氣箱相比也有所下降，加進(jìn)氣箱后離心風(fēng)機(jī)較優(yōu)工況點向小流量區(qū)偏移，進(jìn)氣箱內(nèi)部流場的復(fù)雜性以及出口速度的不均勻性對風(fēng)機(jī)內(nèi)部的流場分布產(chǎn)生了影響。

4）相比于無進(jìn)氣箱的情況下，加進(jìn)氣箱后，風(fēng)機(jī)隨流量的增加，噪聲提升的更快，且在大流量區(qū)明顯高于不帶進(jìn)氣箱的噪聲。

5）與實驗測試結(jié)果對比分析，結(jié)果表明采用數(shù)值模擬研究風(fēng)機(jī)性能是可行的。

為了提高掘進(jìn)工作面離心風(fēng)機(jī)導(dǎo)流效果， 提出對離心引風(fēng)機(jī)圓弧形集流器加米字支撐架改造。葉輪進(jìn)口處的流道變窄會使前盤處脫流區(qū)域變大，從而導(dǎo)致金屬葉輪內(nèi)部損失增加。通過建立離心風(fēng)機(jī)幾何模型和數(shù)值模型,并施加邊界條件，利用Fluent 軟件對加米字圓弧集流器和普通圓弧集流器離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行了整機(jī)內(nèi)部流場數(shù)值模擬， 采用Tecplot 軟件進(jìn)行后處理，顯示同流量下離心風(fēng)機(jī)的壓力云圖。

整機(jī)壓力云圖分布

通過Fluent 軟件對掘進(jìn)工作面離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行流場數(shù)值模擬，模擬得出在同流量下，加米字集流器和普通集流器離心風(fēng)機(jī)壓力云圖可以看出，風(fēng)機(jī)靜壓從進(jìn)口至出口逐漸增大，在蝸殼外達(dá)到較大。試驗在符合ISO3745標(biāo)準(zhǔn)的半消聲室中進(jìn)行，其四周墻壁及屋頂均裝有消聲尖劈，消聲室截止頻率100Hz，本底噪聲為26dB(A)。加米字集流器風(fēng)機(jī)進(jìn)口靜壓明顯高于普通集流器離心風(fēng)機(jī)， 其較大靜壓達(dá)到2 510 Pa，普通集流器達(dá)到1 440 Pa；加米字風(fēng)機(jī)的全壓較大可達(dá)5 860 Pa，而普通集流器較大達(dá)到4 260 Pa。

離心引風(fēng)機(jī)集流器的壓力用Tecplot 軟件對模擬結(jié)果進(jìn)行后處理，可以對離心風(fēng)機(jī)集流器的受壓進(jìn)行對比分析。進(jìn)氣箱對離心風(fēng)機(jī)性能的影響可知在進(jìn)氣箱出口與離心引風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)口處存在渦旋現(xiàn)象，研究中發(fā)現(xiàn)該渦旋與流量大小有關(guān)，在大流量區(qū)渦旋不明顯，且位于進(jìn)氣箱側(cè)的葉輪葉套的進(jìn)口處，隨著流量的減小，渦旋形狀更加的明顯，并向進(jìn)氣箱出口方向B側(cè)偏移。加米字形集流器和普通圓弧形集流器內(nèi)部流場受壓分布所示， 離心引風(fēng)機(jī)米字形集流器入口壓力為-8 000 Pa，到集流器出口達(dá)到-18 000 Pa，壓差10 000 Pa；普通圓弧形集流器入口壓力為-8 000 Pa，到集流器出口達(dá)到-16 000 Pa，壓差8 000 Pa，小于米字形集流器。同時也可以看出，加米字形集流器壓力梯度變化趨勢比普通圓弧形集流器平緩，對穩(wěn)定進(jìn)口氣流，保證氣流的均勻及穩(wěn)定有更明顯的作用。

本文以離心引風(fēng)機(jī)為研究對象，對4 種組合方式的消聲蝸殼進(jìn)行了試驗測量，研究了每一種組合的降噪效果及對風(fēng)機(jī)氣動性能的影響。試驗結(jié)果表明:由于穿孔板相對于光滑的鋁板有著較高的壁面摩擦阻力，導(dǎo)致加裝穿孔板后的風(fēng)機(jī)壓力和效率在整個測試工況范圍內(nèi)都有不同程度的降低。試驗在符合ISO3745 標(biāo)準(zhǔn)的半消聲室中進(jìn)行，其四周墻壁及屋頂均裝有消聲尖劈，消聲室截止頻率100 Hz，本底噪聲為26 dB( A) 。試驗裝置和測試系統(tǒng)按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1236－2000《工業(yè)通風(fēng)機(jī)用標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)道進(jìn)行性能試驗》和GB/T2888－91《離心引風(fēng)機(jī)和羅茨鼓風(fēng)機(jī)噪聲測量方法》的要求設(shè)計、制造、測試。離心引風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口端連接符合GB/T 1236 規(guī)定的風(fēng)機(jī)性能試驗進(jìn)氣試驗裝置。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(jī)全壓和靜壓試驗裝置。

試驗采用進(jìn)口堵片方式調(diào)節(jié)流量，從大流量至小流量共選取8 個工況點，分別測試每個工況點的風(fēng)機(jī)流量、壓力、功耗和噪聲。離心引風(fēng)機(jī)流體的數(shù)學(xué)模型粉塵流體在風(fēng)機(jī)中流動的物理條件較為復(fù)雜，影響因素較多，因此在離心風(fēng)機(jī)的數(shù)值計算中，假設(shè)流體為連續(xù)等溫不可壓縮的牛頓流體穩(wěn)態(tài)運動而且各組分之間沒有化學(xué)反應(yīng)。后計算風(fēng)機(jī)標(biāo)況下流量、全壓、全壓效率、總A 聲級。本試驗風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡圖，在風(fēng)機(jī)蝸板和前后蓋板上可分別固定穿孔鋼板，穿孔板與蝸殼本體之間形成10 mm 的空腔，空腔內(nèi)填充超細(xì)玻璃棉，形成消聲蝸殼。以此形成4 種消聲蝸殼組合: A 組合，周向蝸板有消聲層;B 組合，蝸殼后蓋板有消聲層; C 組合，周向蝸板和后蓋板有消聲層; D 組合，周向蝸板和前蓋板有消聲層。選用的穿孔板采用板厚1 mm，孔徑6 mm，穿孔率約為22%。各種加裝吸聲結(jié)構(gòu)組合，風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)部的通流結(jié)構(gòu)尺寸和原風(fēng)機(jī)一致。