1．引言
DF8CJ离心风机为机车电机散热用贯流风机。因效率较低，。需要对其进行改型，以增加效率，减少损失。
叶轮机械中流动损失主要来源于分离，分离则会产生旋涡，因此，旋涡是导致损失的主要因素。减小旋涡是改型设计的首要任务。
使用Fluent软件对风机进行数值模拟，可以得到风机内部较为准确的气流流动情况，并根据气流分离情况进行有针对性地改进。虽然在计算时，无法对软件内部的控制方程作出调整，且整个计算域内只能采用一种湍流模型，不能根据实际情况灵活调整。但其计算结果的准确性仍可接受，设计时也可作为参考。
2，数值模拟及改型
DF8CJ离心风机设计流量为4.5m3/S，设计运行温度40℃，风压大于5500Pa。设计参数如下：
2.1数值模拟，
2.1.1计算参数及网格
原型风机中空气流速较高，超过0.3倍马赫数，因此采用可压缩进行计算。湍流模型选用标准k一￡模型。计算时首先用．阶迎风格式迭代至所有残差降低至1e-3，然后换为二阶迎风格式迭代至残差值稳定，且出口面平均压力在很小的范围内有规律地振荡为止。
叶轮区域的计算网格采用楔形网格，数量为33万，占总体网格数的50%左右。入口及涡壳区域由于形状比较复杂，采用适应性很强的四面体体格。同时在靠近叶轮区域的部分和涡舌部分加密。
2.1.2实验验证
为验证数值模拟的准确性，将原型机三个流量点的计算结果与台架实验结果进行对比，结果见下表。
从表中可以看出，计算结果与台架实验的结果的误差小于5%，计算结果基本可信，可以以此为基础进行改型。
2.2改型
2.2.1入口部分
离心风机的特点是轴向进气，气流在进气部分经过90。折转变为径向流动，进入叶轮。这种折转方式有先天不足。气流的折转需要靠法向压力梯度来实现，如果法向压力梯度不足，气流就将分离。所以为了避免分离，折转率不能太大。尤其是在气流折转后期，因其压力梯度已耗尽。当气流发生扩胀时，较收敛更容易分离。
原型机入口处的流动为扩胀流动，且由轴向向径向的折转发生在90。的直角尖点，气流产生剧烈分离，形成很强的旋涡。在叶轮区域入口处沿圆周取四条直线（图2），可以看到沿叶高方向，气流的径向速度变化很大，且在进气端出现负径向速度（图3.a）。叶片部分区域非但没有做工，还增加了损失。
改型减小了风机入口的直径，修改了入口型线，减小了气流的折转角。
改型后，气流分离所产生的旋涡减小。叶高方向气流的径向速度相对于原型机更加均匀，没有出现负径向速度的区域，所有的叶片区域都做功（图3.b）。
叶片靠近后板部分，气流的径向速度相对于叶片中部有所减小，原因在于改型启、，叶片进气端气流的径向速度增人，使得叶片后部流量减小，导致径向速度减小。
2.2.2轮毂
原型机轮毂型线的曲率半径过小，尽管其是绕锐角折转，但也造成气流分离，产生很大的旋涡。轮毂边缘还有一个台肩，又造成第二次分离（图4.a）。
改型加大了轮毂的折转型线圆弧，取掉后台架。同时，在轮毂顶端平头锁紧螺帽上加上一个流线型帽罩。改型后轮毂两侧的旋涡消失（图4.b）。
2.2.3冲角
叶片进气端气流流动速度不均匀。由于存在强烈的旋涡，进气速度很低。造成相对叶片进气角偏低，而靠近后板处气流速度较高，相对叶片进气角较太。根据叶栅实验，冲角一股以2°、-3。为宜。既能形成一定的升力，又不致于过大的分离，造成过高的损失。当气流流量减小时，正冲角加大，使叶背发生分离。严重时则发生失速，不能正常工作。当进气速度增加时，造成负冲角，使叶盆分离。当流量过大时，则负冲角过大，风机阻塞，同样也不能正常工作。所以合适的冲角是保证风机正常、高效工作的根本。
原型机入口旋涡很强，四条直线上沿叶高方向气流的冲角全部为较大的正冲角，尤其是进气端（图5．a）。
改型调整了叶片的安装角，减小了气流的止冲角。计算结果显示，相对于原型机，气流的冲角减小（图5.b）。但在靠近涡舌部分（直线3），叶片后部气流的冲角反而增大，这是涡舌影响所致。
3．改型效果
风机改型后，最高效率提高了5.95%左右，工作点的静乐比提高了0.0065。
4．结论
1．原型风机入口处，气流扩胀流动，折转角过大，产生强烈分离。设计时应遵循流线型设计原则，避免出现过大的折转角。
2．原型风机的轮毂曲率过大，气流产生分离。轮毂的型线应与气流的流线相近，避免由于曲率不当而产生旋涡。
3．气流的冲角最好在2～3度之间，过大或过小的冲角都会对效率造成影响。
4．风机改型后，最高效率提高了5.95%左右，工作点的静压比提高了0.0065。
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