离心通风机是工业、民生领域中应用广泛的通用机械,因此其能耗和运行稳定性一直是人们关注的热点。离心通风机在偏离设计工况下运行时容易产生振动,内部流态紊乱,使风机效下降,尤其是在小流量工况下,风机内部会出现失速现象,严重影响机组的运行安全。离心通风机里的进口集流器具有引导气流均匀进入叶轮的重要作用,其与叶轮间的相对位置会影响动静部件间的间隙形状进而影响风机的整体性能,因此,深入研究集流器与叶轮间相对安装位置的变化对风机内部流场分布以及压力脉动特性的影响具有重要意义。本论文通过数值模拟的方法对离心通风机在不同集流器安装深度下的风机内部流态及外特性做深入研究,相关工作内容如下:(1)基于计算流体动力学方法建立了小型离心通风机的性能计算模型,并对安装了圆弧形集流器的原始离心通风机进行了性能分析。通过计算结果与实验结果的对比表明所建立的小型离心通风机性能计算模型可靠、有效。此外,通过对圆弧形集流器在不同安装深度下的外特性对比可知,圆弧形集流器安装深度的变化对风机气动性能改善作用不大,风机效率提升程度小,达不到使用要求。(2)对初始的圆弧形集流器出段做改型处理,经过数值模拟方法验证,改型后的通风机效率有了较为明显提升。集流器改型后风机间隙泄漏量明显下降,而且间隙泄漏量的适量增加有利于风机气动性能的提高。为了进一步探究改型集流器的安装深度对通风机性能的影响,引入熵产理论详细分析了安装深度变化后风机内部能量损失发生位置与大小的变化。结果表明:叶轮内部由相对速度引起的熵产占总熵产比例较大,风机靠近叶轮进口位置高熵产率主要由湍流耗散引起的;通过分析叶轮内部各个过流部件的熵产率随风机来流量的变化情况,发现叶轮前盘壁面熵产率最高。(3)基于瞬态数值分析方法研究了集流器改型前后风机的非稳态特性。结果表明,叶频是叶轮进口间隙内部压力脉动的主要成分;大幅度偏离设计工况的条件下,安装深度的增加会急剧强化间隙内流体对轮盖的压力脉动激振作用,大流量工况下尤其显著;改型后集流器恶化了小流量工况下风机的稳定性,引发了叶轮内部的旋转失速现象,但对于设计流量和大流量工况下的通风机气动性能有改善。集流器安装深度的选择对通风机的气动性能和稳定性都有重要影响,在风机的设计过程中需要慎重考虑。