离心风机作为一种输送气体的通用机械设备,在水泥、电力、化工、钢铁等工业领域广泛应用,并且这些领域使用的离心风机存在数量大、单机功率高的特点,所以能耗巨大。因此建立针对于大型工业用离心风机叶轮优化设计系统具有重要经济效益。本文建立了包含叶轮总体参数和结构型线优化的离心风机叶轮优化设计系统,实现了离心叶轮的整体优化设计。首先,本文研究了离心叶轮流道内造成流动损失的流动效应(边界层增长与分离、二次流、分层效应等)的形成机理以及基本特征,分析了这些复杂流动效应与流动参数以及流道内速度分布间的相互关系,提出了进口加速系数、当量扩张角、载荷系数、进口减速比、最大减速比等控制参数。其次通过控制参数作为桥梁,建立了叶轮结构总体参数与内部流动特征间的关系,确立了既能控制流动损失又能保证设计要求的优化准则和目标函数,实现了总体参数的优化设计。通过理论分析得到了实现子午面二次流效应最小化的设计准则,通过给定合理的子午速度沿流线的分布,实现了前盘型线的优化设计。以速度分布作为桥梁,建立了叶片型线与速度分布控制参数间的关系,总结提炼出了与叶轮内部流动特征直接相关的最大载荷系数及其位置、进口减速比、最大减速比、吸力边相对速度进口斜率等速度分布控制参数。并在此基础上,通过研究分析建立了合理可靠的速度分布数学模型,并确定了流道内的速度分布,获得了叶片型线。其次,采用了考虑旋转与曲率的二维湍流边界层动量积分方程,实现了边界层厚度的准确计算。据此建立了基于控制速度分布优化设计系统,并编写了 C语言程序软件。最后,运用所编写的优化设计系统软件对两个不同型号的高效离心风机进行优化,运用数值模拟的方法对风机优化前后性能和流场进行对比分析,结果表明优化设计后的离心风机在设计流量下,1#和2#风机优化后全压均高于原型风机,效率分别提高了 5.12%和4.05%,并且全工况效率均得到了提升,说明本文所建立的设计系统是可行的。