以風機為研究對象，利用NUMECA 軟件對其葉片進行開縫數值模擬，結果表明，開縫對風機內部流場有一定優(yōu)化作用，并依據葉輪流場和風機性能的改善情況，確定了較優(yōu)的開縫角度和開縫位置，在較優(yōu)開縫方案下，流體在流道出口的速度比較均勻一致，且風機全壓提高4.25%，效率提高1.49%。離心風機的壓力風機的靜壓和全壓靜壓sp為氣體對平行于氣流的物體外表效果的壓力，它一般是經過筆直于物體外表的孔來進行丈量。

風機屬于通用機械類。它們廣泛應用于國民經濟的各個部門。風機是工農業(yè)生產不可缺少的設備。據統(tǒng)計，風機用電量約占全國總用電量的9%。目前，離心風機在我國能源系統(tǒng)中占有很大的比重。因此，提高離心風機的性能對于工礦企業(yè)節(jié)能增效具有重要意義。風機的節(jié)能方法主要是從運行調整和結構改造兩個方面進行的，對運行調節(jié)的研究非常廣泛；風機結構改造主要包括換流器的安裝、動靜葉的改造等，目前對風機葉片開槽技術的研究還不多見。而且工程應用不廣泛。清華大學等人通過對長、短葉片的開槽，使離心風機的性能曲線變平，高效區(qū)變寬，使非設計性能更好。選用數值計算方法對離心風機的走漏丟失特性進行了研究，經過選用A型和B型防渦圈，不僅降低了旋渦的選裝強度，還有用的降低了風機的走漏丟失。對葉片弦縫進行了研究，改善了葉柵周圍的壓力分布，降低了總壓損失15.8%。研究了吸入點和回流點的位置，即狹縫的位置，并提出了良好的建議。楊科等人對航空工業(yè)風力機的開槽問題進行了研究。模擬了不同攻角下的上、下風面開槽和自下而上的開槽。分析了不同工況下的流場和流線分布。結果表明，開槽對改善風力機靜失速特性非常有益。

除了數值模擬和實驗測量外，傳統(tǒng)的多翼離心風機的性能改進主要集中在多翼離心風機的結構優(yōu)化設計上，取得了較好的效果。王斗提出了雙圓弧葉片的設計方法，解決了風機單圓弧葉片普遍存在的進口負荷大、空分嚴重的問題。毛泉友采用分段設計法，葉片沿葉片高度方向設計成梯形和矩形截面。通過數值研究發(fā)現，分段設計的風機效率比原型風機提高了3.69%，風機風量增加了16.3%。研究發(fā)現，后緣自然切割的葉片在翼型表面具有流線型設計，前盤區(qū)具有較低的循環(huán)流量，可以獲得較大的空氣量和總壓。適用于柜式空調多翼離心風機的葉片設計。風機葉片在不同圓弧曲率角和進口安裝角組合下的風機性能。分析表明，雙圓弧葉片的氣動性能優(yōu)于單圓弧葉片。結果表明，仿生葉片的鋸齒后緣結構可以有效地改變葉片后緣脫落渦的結構和頻率，從而減小葉片表面的壓力波動和氣流對葉片前緣的影響，使A計權聲壓級提高。通過對刀片的穿孔，吳先軍等。使部分氣流從高壓面流向葉片的低壓面，使風機渦流分離點移到葉片下方。這樣可以降低葉片出口段分離區(qū)的渦流強度和尺度，降低噪聲。然而，這種方法需要更高的處理精度。研究發(fā)現，在傾斜葉片出口角不變的情況下，與直葉片相比，風體積略有減小，但葉片通道內的流動分離度有所減小。

幾何模型建立與網格劃分

計算模型采用掘進工作面4-72-5.6A 防爆防腐蝕的離心式通風機，其主要參數：電機功率22 kW,轉速2 930 r/min,流量10 122~25 736 m3/h,全壓4 152~2 330 Pa。其主要由進風口、集流器、葉輪和蝸殼組成。

風機集流器中添加了米字形結構與環(huán)形擋環(huán)。風機結構復雜且葉片外形不規(guī)則，因此生成結構化網格比較困難，相反非結構化網格適應能力強，在處理復雜結構時有利于網格的自適應。

因此風機采用四面體非結構化網格。使用ANSYS 軟件中的CFD 軟件進行網格劃分，加米字形集流器模型網格數1 072 503，網格節(jié)點數184 910；普通圓弧形模型網格數1 296 832，網格節(jié)點數223 847。以離心風機在掘進工作面環(huán)境下的運行工況為依據，進行風機參數設置：流量取22 806.54 m3/h，流速取6.335 15 m/s, 質量流量取7.491 3 kg/s。把Pro/E 建立的幾何模型導入Fluent 中并對幾何模型的邊界條件計算參數進行設定。其中入口類型采用速度進口，出口設為壓力邊界條件，本計算采用的樣機是礦用式離心風機， 出口靜壓可以近似為0，蝸殼內壁及葉輪壁面粗糙度均取0.5，集流器、葉輪、蝸殼等各流體區(qū)域結合處的公共面采用interface邊界類型面， 將葉片的壓力面和吸力面以及葉輪前盤、后盤和轉軸的內外表面一起定義為旋轉壁面。對于直接數值模擬方法，其優(yōu)點是可以在不引入經驗模型假設的情況下模擬流場中各尺寸的湍流波動，因此被稱為精準的湍流波動。環(huán)境壓力為101 325 Pa，取粉塵流體密度ρ=1.225 kg/m3。計算時采用SIMPLE 壓力速度耦合方法進行。