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通風(fēng)機在大流量區(qū)計算值比實測值偏高，小流量區(qū)計算值比實測值偏低，但是整體上計算結(jié)果與實測結(jié)果基本吻合。由效率曲線圖可知，大流量區(qū)計算結(jié)果比實測結(jié)果偏高，小流量區(qū)計算結(jié)果比實測結(jié)果偏低，說明計算結(jié)果與實測結(jié)果吻合。通過實驗值與計算值的對比，CFX 軟件的數(shù)值模擬結(jié)果與實測結(jié)果一致，由此驗證了采用CFX 軟件對帶進氣箱的離心風(fēng)機的數(shù)值模擬是可靠的。

試驗噪聲分析

離心風(fēng)機的噪聲按照流體動力聲源的發(fā)聲機制，分為三類：1）單極子，2）偶極子，3)四極子，風(fēng)機正常工作狀態(tài)下產(chǎn)生的噪聲主要來源于偶極子源。根據(jù)GB/T2888-2008《風(fēng)機和羅茨鼓風(fēng)機噪聲測量方法標準》對有無進氣箱離心風(fēng)機的噪聲進行測試。試驗地點：浙江上風(fēng)高科專風(fēng)實業(yè)有限公司CNAS 檢測中心；采用聲級計對風(fēng)機出口處的噪聲進行測試，測試方式及儀器。測量時，除地面外無其他的反射條件，測點位置D 距地面的高度與風(fēng)機出口中心持平，水平方向上與出氣口軸線成45° ，距離出氣口中心L=1m。

通風(fēng)機的噪聲在小流量區(qū)，帶進氣箱的離心風(fēng)機噪聲低于不帶進氣箱，隨著流量的增加，帶進氣箱的風(fēng)機噪聲顯著提高，在大流量區(qū)，明顯的高于不帶進氣箱的噪聲。

將建立好的通風(fēng)機三維模型導(dǎo)入ICEM 軟件進行混合網(wǎng)格的劃分。其中進出口和葉輪區(qū)域采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，而蝸殼部分由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是電動機周圍結(jié)構(gòu)并非規(guī)則模型，故采用適應(yīng)性較強的非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格，具體網(wǎng)格如圖3 所示。綜合考慮動靜耦合區(qū)域?qū)?shù)值模擬預(yù)測結(jié)果的影響，在進行網(wǎng)格劃分時，對邊界層進行加密處理，其較低網(wǎng)格質(zhì)量雅克比[14]在0.3 以上。為了保證數(shù)值計算結(jié)果的準確性，避免網(wǎng)格誤差對其模擬結(jié)果造成影響，對通風(fēng)機進行網(wǎng)格無關(guān)性驗證，如表1 所示。綜合考慮計算精度和計算效率可知，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)為25 萬左右時預(yù)測結(jié)果較為合理，終確定整個計算域的網(wǎng)格數(shù)為2513558。k-ε 模型作為為普遍有效的湍流模型，能夠計算大量的各種回流和薄剪切層流動，被廣泛應(yīng)用于各類風(fēng)機的數(shù)值求解計算中。

由于有梯度擴散項，模型k-ε 方程為橢圓形方程，故其特性同其他橢圓形方程，需要邊界條件：通風(fēng)機出口或?qū)ΨQ軸處k / n0和/ n0。但上述邊界條件只針對高雷諾數(shù)而言，在固體壁面附近，流體粘性應(yīng)力將取代湍流雷諾應(yīng)力，并在臨近固體壁面的粘性底層占主要作用。而多翼離心風(fēng)機由于結(jié)構(gòu)尺寸小、相對馬赫數(shù)低，氣體黏性力在流體流動過程中起重要作用，因此，在實際運用過程中，標準k-ε 模型由于未充分考慮粘性力的影響，導(dǎo)致計算模型出現(xiàn)偏差。運用Visual C++將上述修正函數(shù)編寫為UDF代碼，并導(dǎo)入Fluent 內(nèi)置Calculation module。為符合實際運行狀態(tài)，通風(fēng)機進出口邊界條件設(shè)置為壓力入口和壓力出口，出口壓降與動能成正比，從而避免在進口和出口定義一致的速度分布[15]。后以CFD 計算的定常結(jié)果作為初始條件，進行非定常數(shù)值計算。

通風(fēng)機性能試驗原理及其裝置為了驗證修正后數(shù)值計算模型的準確度，對原風(fēng)機的不同工況氣動性能試驗。將修正前后數(shù)值計算模型預(yù)測原型機性能結(jié)果與試驗值作對比分析，由數(shù)據(jù)可知，采用標準k-ε 模型預(yù)測的風(fēng)機性能曲線較試驗值存在一定誤差，其較大誤差值達9.5%，修正的k-ε 模型，各流量工況下通風(fēng)機出口靜壓計算值與試驗值吻合，其性能曲線趨于重合，兩者誤差值明顯減小，且較大誤差降低至3%，充分驗證了所采用的數(shù)值計算模型修正方法的可行性，同時為下文通風(fēng)機性能的準確度和可靠性預(yù)測提供支撐。設(shè)計原理分析原風(fēng)機蝸殼內(nèi)壁型線采用的是傳統(tǒng)蝸殼型線設(shè)計方法，即不考慮壁面粘性摩擦的影響，氣流動量矩保持不變，運用不等邊基圓法繪制的近似阿基米德螺旋線。而實際流動過程中，氣體粘性作用常導(dǎo)致其速度在過流斷面上呈現(xiàn)的分布不均勻現(xiàn)象。

對于低速小型多翼離心風(fēng)機而言，由于氣體流道狹窄，受粘性作用的影響，風(fēng)機內(nèi)壁面邊界層分離加劇，經(jīng)過葉輪加速的氣體流速沿蝸殼徑向方向逐漸減小，而在通風(fēng)機蝸殼出口處，由于同時受到蝸舌結(jié)構(gòu)和蝸殼壁面的影響，其流速為管道流速度分布，受粘性作用的影響，蝸殼內(nèi)流體于整個流道空間內(nèi)呈現(xiàn)速度分布不均勻的現(xiàn)象，因此在實際流動過程中，流體動量矩并不是不變的，而是隨流動的進行不斷減小，故基于動量矩守恒定律設(shè)計的傳統(tǒng)蝸殼型線存在動量修正的必要。改型設(shè)計方法由于氣體粘性力無法通過簡單的公式運算獲得，且其大小受氣體速度的影響，因此本文采用一種簡單化的求解方法，即基于傳統(tǒng)不等邊基圓法，通風(fēng)機運用改進后的k-ε 模型對原風(fēng)機進行數(shù)值模擬，設(shè)置如圖8 所示的4 個監(jiān)測截面，其方位角φ 分別為90°、180°、270°、360°。通過Fluent 后處理計算得出蝸殼壁面區(qū)域于以上4 個截面處所受粘性力大小Fν ，測量力矩中心至力原點距離R，由額定工況下風(fēng)機總質(zhì)量流量q 計算得單位質(zhì)量流體所受黏性力矩平均值m FR / q。