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几何模型建立与网格划分

计算模型采用掘进工作面4-72-5.6A 防爆防腐蚀的离心式通风机，其主要参数：电机功率22 kW，转速2 930 r/min，流量10 122~25 736 m3/h，全压4 152~2 330 Pa。其主要由进风口、集流器、叶轮和蜗壳组成。

离心通风机集流器中添加了米字形结构与环形挡环。风机结构复杂且叶片外形不规则，因此生成结构化网格比较困难，相反非结构化网格适应能力强，在处理复杂结构时有利于网格的自适应。

因此离心通风机采用四面体非结构化网格。使用ANSYS 软件中的CFD 软件进行网格划分，加米字形集流器模型网格数1 072 503，网格节点数184 910；普通圆弧形模型网格数1 296 832，离心通风机型号，网格节点数223 847。以离心风机在掘进工作面环境下的运行工况为依据，进行离心通风机参数设置：流量取22 806.54 m3/h，流速取6.335 15 m/s， 质量流量取7.491 3 kg/s。把Pro/E 建立的几何模型导入Fluent 中并对几何模型的边界条件计算参数进行设定。其中入口类型采用速度进口，出口设为压力边界条件，本计算采用的样机是矿用式离心风机， 出口静压可以近似为0，蜗壳内壁及叶轮壁面粗糙度均取0.5，集流器、叶轮、蜗壳等各流体区域结合处的公共面采用interface边界类型面， 将叶片的压力面和吸力面以及叶轮前盘、后盘和转轴的内外表面一起定义为旋转壁面。环境压力为101 325 Pa，取粉尘流体密度ρ=1.225 kg/m3。计算时采用SIMPLE 压力速度耦合方法进行。

本文以离心通风机为研究对象，对4 种组合方式的消声蜗壳进行了试验测量，研究了每一种组合的降噪效果及对风机气动性能的影响。试验在符合ISO3745 标准的半消声室中进行，其四周墙壁及屋顶均装有消声尖劈，消声室截止频率100 Hz，本底噪声为26 dB( A) 。试验装置和测试系统按照***标准GB/T1236－2000《工业通风机用标准化风道进行性能试验》和GB/T2888－91《离心通风机和罗茨鼓风机噪声测量方法》的要求设计、制造、测试。离心通风机进气口端连接符合GB/T 1236 规定的风机性能试验进气试验装置。使用智能压力风速风量仪测出PL3 位置的静压和PL5 处的流量压差，然后再根据其他测量的数据算出风机全压和静压试验装置。

试验采用进口堵片方式调节流量，从大流量至小流量共选取8 个工况点，分别测试每个工况点的风机流量、压力、功耗和噪声。***后计算风机标况下流量、全压、全压效率、总A 声级。本试验风机的结构简图，在风机蜗板和前后盖板上可分别固定穿孔钢板，穿孔板与蜗壳本体之间形成10 mm 的空腔，空腔内填充超细玻璃棉，形成消声蜗壳。以此形成4 种消声蜗壳组合: A 组合，周向蜗板有消声层;B 组合，蜗壳后盖板有消声层; C 组合，周向蜗板和后盖板有消声层; D 组合，周向蜗板和前盖板有消声层。选用的穿孔板采用板厚1 mm，孔径6 mm，穿孔率约为22%。各种加装吸声结构组合，风机蜗壳内部的通流结构尺寸和原风机一致。

以离心通风机蜗壳与叶轮出口在半径方向上的间距随方位角线性递增来优化蜗壳型线，并用试验证明了良好的蜗壳型线不仅能提高风机效率及全压，还能改变流量-压力曲线的变化趋势；BEENA等[11]通过应用层次分析法（AHP），滨州离心通风机，对蜗壳的重要几何参数进行了优先排序，阐明了各参数对离心风机性能的影响;离心通风机采用3种不同流量的五孔探头，测量了风机蜗壳内流体的三维流动，得出传统一维蜗壳型线设计方法忽略了风机内部严重的泄漏情况，应根据流体实际流动进行修正的结论。本文在传统蜗壳型线设计理论基础上，以某抽油烟机用多翼离心风机为研究对象，

离心通风机采用动量矩修正方法对其进行性能优化。并考虑粘性应力的作用对原有k-ε计算模型进行修正，以期提高数值计算结果的准确度，为CFD数值模拟预测风机性能的可靠性提供参考。多翼离心风机由进口集流器、叶轮及蜗壳组成，具体结构如图1所示。其设计转速n=1200r/min，设计流量Qv=0.15m3/s，主要尺寸参数为：离心通风机蜗壳宽度b1152mm，叶轮内径1D210mm，叶轮外径2D246mm，叶片进口安装角178A，叶片出口安装角2160A，叶片圆弧半径r14mm，离心通风机价格，叶片数z60。为了提供更好的来流条件，给定较为准确的边界条件，本研究在利用Solidworks软件对风机进行三维建模时，分别将进风区域和出风区域进行延长处理，以保证进出口气体的流动充分发展。另外，排尘离心通风机，为了方便模型的建立，在尽量减小数值模拟误差的前提下对电动机结构进行一定程度的简化，

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