前向多叶离心通风机因其流量系数大、尺寸小等特点被广泛应用于空调系统中,对其内部漩涡流动规律的深入研究有助于提高风机性能和降低噪声。本文以前向多叶离心通风机为对象,采用数值模拟与实验测量相结合的方法,研究不同叶片形状下风机内部漩涡流动规律,包括蜗壳出口涡、叶片尾缘脱落涡、叶道内漩涡等,分析漩涡形成的原因,揭示漩涡对风机内部流场和气动性能的影响。分析叶片尾缘脱落涡与风机噪声的联系,提出了此型风机的噪声预测公式。本文的主要研究内容和研究成果如下:(1)实验研究了叶片长度对前向多叶离心通风机外特性能参数的影响,实现了风机气动外特性与噪声特性的同步测量。结果表明,在1000rpm和1300rpm的转速下,原叶片与长叶片机型均具有较宽的工作范围,而短叶片机型的工作范围较窄。风机噪声主要为气动噪声,而由蜗壳振动引起的噪声较低。风机出口噪声沿轴向左右对称分布,而在上下方向则存在较大差别。受风机出口气流流动方向影响,出口处下方的噪声要比上方的噪声高。风机出口一个标准长度切面上的噪声沿风机轴线两端成对称分布,而沿轴线两侧的噪声存在较大差别,远离气流和电机侧的噪声较高。(2)建立了风机的数值计算模型,对流动计算域完成了六面体结构网格划分,进行了网格无关性验证。以风机全压值为比对依据,在综合考虑计算精度与计算成本的前提下,对不同网格数的计算结果与实验结果进行了对比分析,数值计算结果与实验结果有较好的一致性。(3)采用数值模拟与实验分析相结合的方法,研究了风机蜗壳出口区域稳定存在的漩涡及其对蜗壳内流场的影响。研究发现,叶片流道内部的高速气流远离风机入口一侧,在该区域形成明显回流和阶梯状阻隔结构,导致蜗壳出口处存在较大的漩涡。蜗壳出口涡导致叶轮中蜗舌附近气流的回流和蜗壳内出现的强烈的二次流。蜗壳出口涡呈动态稳定状态,在一定区域内小范围移动,移动频率与叶轮旋转频率并无直接联系。(4)基于双圆弧叶片设计方法与正交优化试验方法,对前向多叶离心通风机叶片结构进行了改进,改善了风机内的漩涡流动状况,同时提升了前向多叶离心通风机的静压与全压效率。根据前向多叶离心通风机实际工作情况,提出了判别风机优劣的方法,通过临界参数和实际能耗来筛选改进方案,确定最符合实际工况需求的风机机型。(5)研究了叶片尾缘脱落涡与前向多叶离心通风机噪声的联系,提出了适用于前向多叶离心通风机的噪声预测公式。考虑到叶片尾缘脱落涡出现的起始点位于叶片上的边界层分离点,而不是叶片尾缘最尾端的位置,修正了噪声预测公式中叶片尾缘脱落涡位置的相关参数。前向多叶离心通风机叶道出口的高静压涡流区域是噪声主要来源之一,考虑涡流区域高静压特性对噪声预测结果的影响可提高噪声预测的精度。(6)基于噪声实验结果,研究了叶片长度对风机进出口噪声的影响,分析了风机进出口不同位置噪声的总声压级与频率谱,获得了不同叶片长度下风机进出口的噪声特性。结果表明,叶片长度与风机离散噪声密切相关。叶片长度大于临界长度时,叶片通过频率即为离散噪声频率,离散噪声即为风机的主要噪声。叶片长度小于临界长度时,风机的主要噪声是宽频噪声,且宽频噪声较高的频率段与叶片通过频率并无联系。