离心风机广泛应用于国防建设和工业生产中,在国民经济和日常生活中占有重要地位。研究离心风机并对其进行优化改进,对节能减排和优化能源配置具有重要意义。本文研究工作是在中船重工某研究所攻关项目背景下进行的,利用数值模拟方法对一船用离心通风机进行数值模拟研究,并与实验测试结果进行对比,分析其内部气体流动特点,在此基础上对叶轮叶片以及蜗壳进行气动性能方面的优化设计分析,主要做了以下几方面的研究工作:(1)原始风机的数值模拟。介绍原型风机的结构以及实验测试系统,确定网格的划分方法和数值计算的方法,并将计算结果与实验结果进行对比验证。通过计算结果分析原始风机流场的主要特点,结果表明,原始风机气动性能偏低,叶轮通道内部流动分离严重。(2)二元叶片的优化设计。针对原始叶轮,提出一种二元叶片型线的设计方法,利用数值模拟手段得出叶轮效率最优的方案。数值计算结果表明,此方法得到的叶轮能较大地提高其效率和总压升,并对风机整机效率也有较大幅度的提高。流场分析表明,二元优化叶轮大大削弱了流动分离,叶轮的流场得到了优化。(3)三元叶片的优化探索。在二元优化设计叶片的基础上,对叶片进行三元探索,主要分两个方面,即是型线的三元优化和积叠线的弯掠探索。型线的三元优化是以孤立叶轮效率和压升为优化目标,优化结果表明性能得到进一步提高。积叠线的弯掠探索表明,弯叶片和掠叶片对风机性能有明显影响,弯掠组合叶片的影响不是单独弯叶片和单独掠叶片的简单叠加。(4)叶轮与蜗壳轴向尺寸及位置耦合分析。通过对风机整机的计算分析,结果表明蜗壳的宽度以及叶轮在蜗壳中的轴向位置对风机性能均有重要影响,并存在蜗壳宽度与叶轮位置的最佳组合。数值计算结果表明蜗壳宽度与叶轮轴向位置最佳组合的风机能够进一步提高风机整机的气动性能。