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1. 研究目的与意义

风机是一种通用机械，主要应用于一些场合的通风和排送。DGF风机是一种直联式外转子多翼离心风机，其主要特点是采用直径比大，相对宽度达的前向叶片，且叶片数目很多。它的工作效率相对较低，在一定程度上限制了它的使用范围。但是它的优点也很明显：尺寸小、噪声低。目前这种风机应用最广泛的是空调行业，决定空调品质的制冷量和噪声主要受由该风机性能的影响。提高多翼离心风机的性能已成为一个迫切解决的现实问题。风机内的流体流动状况很复杂，要想设计出高性能的风机必须要对其内部流场结构有深入的了解，才能提出改进创新的方案。

目前研究流体流动的方法有三种：实验法、解析法、数值模拟法。前两种方法很难获得流场内部的复杂流动情况。随着计算机技术和流体动力学的发展，数值模拟技术越来越多得被应用在各个领域，是解决问题的重要的技术手段。本课题将应用CFD软件，研究DGF多翼型离心风机的结构参数对风机性能的影响，对模拟方法和结论的可靠性、准确性给予验证，为风机结构性能优化、开发新产品提供参考

2. 国内外研究现状分析

随着计算流体动力学(computational fluid dynamics ,cfd)技术的迅速发展,数值模拟技术已成为研究流体机械内部流体运动规律、预测流体机械性能的一种重要手段。近年来，为了提高多翼离心风机的效率，进一步降低其噪声水平，优化其综合性能，国内外学者对多翼离心风机的理论和实验研究不断深入，作了大量工作，并为风机的设计总结出若干准则，为设计生产高性能的风机产品提供了指导。总体说来，国内外对多翼离心风机的研究主要集中在风机结构参数的优化试验研究、风机噪声机理及治理的研究和风机过流通道的内部流场的试验研究及数值模拟几个方面。

风机性能的优劣如效率的高低、压力系数和流量系数的大小以及噪声水平都取决于风机通道的通流品质，多翼离心风机通道主要由集流器、叶轮、蜗壳三个部分组成。集流器一般做成圆弧外型，其主要尺寸为圆弧半径与集流器长度，不仅集流器外型对风机性能有影响，集流器与叶轮之间的相对位置也影响着风机的流动状况，集流器设计好的风机压力最多可以提高10%~15%。风机叶轮的主要结构参数包括叶轮外径、叶轮宽度、内外直径比、叶片进出口安放角、叶片数，各个参数对风机性能产生的影响不同，叶片出口安放角是对风机性能影响最大的一个结构参数，其次是进口安放角。

林世扬等采用激光多普勒测速仪测定了多翼离心风机锥弧形进气口内的流速分布，发现在进气口喉部之前的减缩段部分的气流流动比较平稳，而在进气口喉部到叶轮入口的扩散阶段气流脱离壁面发生了边界层分离，并在此处形成了漩涡，这使得叶道中的流动情况恶化，在前盘附近形成一个较大的涡流区，并伴有二次分离现象发生，最终导致损失增加，风机效率降低。 文中运用变量轮换法以风机能量损失最小为目标函数对集流器流道进行优化，通过减小渐缩段的锥度、增加喉部半径、改变渐扩段线形状，消除了扩散阶段的边界层分离，前盘附近的涡流区域亦明显减小，降低了流动损失，改善了风机性能，提高了风机效率。

montazerin等考虑到收敛形式(喇叭口形式)的集流器背部的前盘区域会产生较大的涡流区域,因此建议选用渐扩形式的集流器结构(集流器进口截面直径小于集流器出口截面直径),以减小该涡流区域的范围,增大叶轮的有效通流宽度,通过试验证明,改进之后的进气口可以增大流量,并在叶轮出口获得更加均匀一致的气流。集流器的位置、形式也会对风机性能产生一定的影响。由于叶轮与集流器之间存在着间隙，蜗壳中靠近风机进口侧的高压区域的气流将通过该间隙流回到叶轮进口的低压区，形成泄漏，从而引起损失。

3. 研究的基本内容与计划

内容：

（1）了解dgf离心风机的工作原理、特点、使用场合、国内外研究进展。完成开题报告1份；

（2）学习科技文献的查阅方法，掌握科技文稿的撰写；

4. 研究创新点

由于目前对风机等旋转机械的cfd模拟还处于起步阶段，故本文还存在不少难点。

例如在风机的几何建模过程中，由于风机叶片结构的复杂性，网格划分拟用三维非结构化网格。

相对于结构化网格，非结构化网格计算过程比较复杂，但局部加密比较容易，对不规则空间适应能力较强，易于显示流场的细微结构。