引风机广泛应用于冶金、化工、钢铁、水泥等重工业。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。（2）改造后引风机电耗降低26384kWh，增压风机电耗降低52159kWh，合计77543kWh，辅助电耗降低0。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。通过对引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。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。由于气体通道的粘性和形状不同，在整个流动过程中存在摩擦损失和涡流损失（边界层分离、二次流、尾流损失等）。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%。最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，引风机采用FW-H模型计算了设计风机的气动噪声，远场噪声值为58dB。

本文主要完成设计引风机的稳态和瞬态数值计算，在瞬态数值计算结果稳定后，采用FW-H模型计算设计风机的气动噪声值。根据数值计算结果，得出以下结论：

（1）通过比较设计风机样机和斜槽离心风机样机的数值计算结果，可以看出在设计流量条件下重新设计的离心机，风机的总压值高于E设计目标，效率68%，效率比样机高19.9%，总压值由4626pa提高到5257pa，均满足合作单位的性能要求。

（2）通过观察原型风机和斜槽风机叶片通道的流线图，可以看出设计风机的长、短叶片吸力面分离较弱，但没有强涡流区。与样机的内部流程相比，该流程有了很大的改进，效率也有了很大的提高。

（3）根据计算出引风机的噪声频谱，可以看出设计风机的声压在1100Hz时有一个峰值，声压值为58dB。在远场噪声计算中，随着受流点到叶轮中心距离的增加，风机噪声值呈下降趋势。

整机压力云图分布

通过Fluent 软件对掘进工作面离心风机进行流场数值模拟，模拟得出在同流量下，加米字集流器和普通集流器离心风机压力云图可以看出，风机静压从进口至出口逐渐增大，在蜗壳外达到较大。加米字集流器风机进口静压明显高于普通集流器离心风机， 其较大静压达到2 510 Pa，普通集流器达到1 440 Pa；加米字风机的全压较大可达5 860 Pa，而普通集流器较大达到4 260 Pa。对流项采用二阶迎风格式离散，扩散项采用二阶中心格式离散，时间项采用二阶隐式格式离散。

引风机集流器的压力用Tecplot 软件对模拟结果进行后处理，可以对离心风机集流器的受压进行对比分析。加米字形集流器和普通圆弧形集流器内部流场受压分布所示， 引风机米字形集流器入口压力为-8 000 Pa，到集流器出口达到-18 000 Pa，压差10 000 Pa；普通圆弧形集流器入口压力为-8 000 Pa，到集流器出口达到-16 000 Pa，压差8 000 Pa，小于米字形集流器。同时也可以看出，加米字形集流器压力梯度变化趋势比普通圆弧形集流器平缓，对稳定进口气流，保证气流的均匀及稳定有更明显的作用。引风机叶轮由若干结构参数组成，这些参数对离心风机的性能有着重要的影响。