離心通風機是風機中重要的組成部分,在離心式通風機中,葉輪是離心通風機的主要部件,對葉輪改造的研究也是對離心式通風機改造研究中重要的一部分。現場改造風機的方法有很多:調整葉片的角度;使用可動葉片調節等等,其中最簡便的方法之一便是切割或加長葉輪葉片。切割葉輪葉片外徑將使風機的流量、全壓及功率降低;加長葉輪葉片外徑則使風機的流量、全壓及功率增加。但是葉片剪切或加長后,流量、全壓及功率變化了多少,各種資料中并沒有給出一個確定的數字,只有簡單的切割定律[31進行了說明。
離心風機的損失按其能量損失形式的不同可以分為三類:機械損失、容積損失和流動損失。其中,流動損失指在風機工作時,流動著的流體和流道壁面發生摩擦,流道的幾何形狀改變使流體運動速度的大小和方向發生變化而產生的旋渦,以及偏離設計工況時產生的沖擊損失等;而渦流是使風機性能下降,噪聲增加的一個主要因素。有研究表明:葉片入口處和出口處吸力面上氣流分離現象相當嚴重,出口處的氣流分離可用邊界層的分離流動理論來解釋,與雷諾數有關。葉輪流道內的氣流分離,使得風機流道內產生較大的渦流,流動損失增大。
傳統方法是以實驗為基礎的設計,通過反復的計算和實驗來確定最終設計、改進方案,存在周期長,費用高,對經驗的依賴性較強的缺點。而CFD計算可以相對準確地給出流體流動的速度場,壓力場等細節,可以迅速做出修改,以得到良好的風機性狀,從而獲得較高的效率與良好的性能。CFD技術成熟應用已使其逐漸代替部分試驗,在驗證風機性能,分析內部流場,風機設計甚至噪聲計算等方面均得到廣泛的應用。利用數值模擬軟件進行風機葉輪的優化設計具有重要的現實意義。因此,本課題擬采用數值模擬方法來研究離心通風機葉輪內部流場中渦流的產生、發展情況,根據數值模擬結果嘗試對此進行改進,并進一步進行實驗驗證,以便達到減小渦流損失、提高風機性能的目的。