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箱式离心风机广泛应用于冶金、化工、钢铁、水泥等重工业。箱式离心风机应用广泛，但由于其叶片结构复杂、叶道较长导致其内部流动损失较大，效率较低。其结构特点是整体结构紧凑，叶轮宽径比小，内、外径比小，长、短叶片分布均匀，压力系数高，流量系数小，因此常用于高压、小流量场合。针对风机效率低、加工工艺复杂等缺点，提出了一种改进的风机效率设计方案，并采用CFD数值计算方法进行了分析验证。

本文对风机进行改进和设计的主要思路是利用N-S方程和SSTK-U湍流模型计算斜槽风机样机的流量。数值计算结果与原始测量数据吻合较好，证明了该计算模型和数值计算方法的可行性。通过对箱式离心风机不同截面的等值线和流线的观测，分析了叶轮通道内流动损失的原因。正常运行时，风机进口挡板开度为50%~55%，风机电流95~100A，满足机组满负荷运行要求。通过控制叶片吸力面边界层的分离，降低了风机的内部流动损失。针对风机内部流动状况，提出了三种不同的改进方案。在改进方案不能满足性能要求的情况下，对风机进行了重新设计。为了使风机叶片通道内的流动更加合理，根据叶轮通道截面面积逐渐变化的原理，建立了风机叶片型线形成的数学模型，并根据该数学模型完成了风机叶片型线的设计。风机叶片的设计采用“双圆弧”成形方法，不仅简化了风机的加工工艺，而且使风机的总压力提高到5257pa，效率提高到68%。***后介绍了离心风机的瞬态计算方法，分析了瞬态计算中时间步长的选择原则。采用瞬态数值方法对新设计的风机内部流动进行了数值模拟。在瞬态计算结果稳定后，箱式离心风机采用FW-H模型计算了设计风机的气动噪声，远场噪声值为58dB。

箱式离心风机的创新点和难点在于以***、高压、节能为风机的设计目标，要求产品性能达到或接近高压、***技术水平的***水平。但风机的性能参数是互补的、矛盾的。3%，但风机的全压值根本坚持不变，这样的改善计划并不能满足对风机全压值5000Pa的要求。工作压力的增加也会导致电耗和噪声水平的提高，这是风机常见的技术问题。如何使风机的工作参数满足设计要求，提高风机的整体性能，不仅关系到单个零件结构设计的优化，而且关系到材料、制造、加工工艺和装配精度的优化。因此，这是一个对风机进行整体优化的系统工程，是箱式离心风机较大的技术难点。

另外，箱式离心风机的创新点如下：

（1）通过对斜槽离心风机样机的数值计算和内部流动特性分析，对样机结构进行了改进，并提出了各种改进方案。通过延长斜槽风机的短叶片，降低了风机所需的扭矩，提高了风机的效率；通过向外延伸风机的长叶片和短叶片，提高了风机的效率。当S型后缘角为5度，叶片倾角适当增大时，可有效降低空调风机噪声。大型风机叶轮的旋转半径可以增加风机的总压力，但效率基本不变。减小样机叶轮与蜗壳舌之间的间隙，不仅可以提高风机的总压，而且可以提高风机效率2.1%。为XQ斜槽风机的进一步改进和完善提供了良好的参考。

（2）取消原箱式离心风机的设计结构。根据叶轮流道横截面积逐渐变化的原理，建立了风机叶片型线成形的数学模型，并根据该数学模型完成了风机叶片型线的设计。叶片的“双圆弧”设计被原来复杂的“多圆弧”设计思想所取代，从而改善了原模型低压低效的缺点。

（3）放弃传统的以实验为基础的风机设计方法，以数值计算方法为主要研究手段，改进箱式离心风机的设计，降低风机的开发成本和周期，加快离心风机产品的更新换代。

因此，箱式离心风机选择了LHS方法对离心风机的实验数据进行采集。箱式离心风机在实验的初始阶段，收集的数据不应超过总实验数据的25%。假设收集的总数据n=10天（d为输入变量的维数），初始实验中收集的实验数据n 0应满足n 0lt;0.25n=2.5d的要求，因此本文采用n 0=0。实验初期采用25N作为实验数据。离心风机空气动力噪声的计算离心风机运行时产生的噪声主要包括机械噪声、电磁噪声和空气动力噪声。数据采集的硬件实现方案如图1所示。首先，用传感器测量被测通风机的入口压力、温度、流量和转速。然后将测量数据通过总线传输到DAQ数据采集系统。箱式离心风机的DAQ数据采集系统通过I/O设备将数据打包到上位机中。由于变量之间的维数差异，采集到的数据没有直接应用于模型训练，因此有必要对数据进行规范化，即将无量纲数据转换为无量纲数据，并将采集到的数据映射到[0,1]的范围内，以提高模型的收敛速度和精度。模型。模型训练和模型验证离心风机性能预测模型的训练结构如图2所示。该结构可分为两部分：数据采集与处理和模型训练。前者主要完成实验数据的采集和处理，后者实现了性能预测模型的建立和验证。首先，采用LHS方法采集离心风机的实验数据（入口温度、压力、流量和风机转速），并对箱式离心风机数据进行处理，用于LSSVM模型。