随着社会的快速发展,我国的资源能源短缺问题越来越凸显,我们必须更有效的利用资源,提高资源的利用效率。风机是广泛应用于各行业的重要辅机产品,每年总共消耗的电量占到年总发电量的2%左右;在发电行业中,各类型叶轮机械用电占电厂用电的30%以上,其中冷却塔轴流风机的电能消耗占了很大一部分。若通过优化叶片和风筒的设计来提高风机的能量利用效率,这对国家的节能减排工作有重要的意义。本文针对风机扇叶与风筒的结构问题,采用了数值模拟的研究方法,通过对比风机的不同建模方式计算结果、不同的风机扇叶类型和不同的风筒结构,对风筒内空气流动特性以及风筒的动能回收特性的影响因素进行了研究。结果表明风机风筒的存在确实能起到动能回收和提高风机效率的作用,在本文研究范围内,随着风机风筒高度的增加,风筒节能性能将会提高;随着风筒扩散角度增大,风筒节能性能会先增大后减小。同时,风机叶型的改进能使风机效率大大提高。具体研究结果如下:(1)采用对叶片直接建模的方法时,风机扇叶后空气的流动是三维的、有旋的;风机出口的动压分布是不均匀的,叶尖处动压较大,叶片中心区域较小;风机出口气流向四周扩散流动,风机轮毂后会形成比较大的回流区。风机界面若采用FAN边界进行计算,并不会受到风机叶片位置的影响,流速分布均匀,空气流速竖直向上,并不会向四周扩散。所以,对扇叶进行直接建模更能反映风筒内流动实际情况。(2)风机全压相同时,与变角度叶型风机相比,固定角度叶型风机出口空气气流的扩散角和轮毂后的回流区面积都比变角度叶片的风机大,动压和速度分布的均匀性较差。(3)在全压相同时,变角度叶片风机风量比固定角度叶片风机大,风机效率更高;在设置风筒后,由于变角度风机后空气的切向速度和径向速度小,风筒内能量损失小,风筒动能回收效率更高,风量增量也较大。(4)风机在不设风筒时,气流与垂直方向扩散角较大,空气主流较为集中;当在风机外设置风筒后,由于风筒壁对气流的限制作用,气流扩散角减小,扇叶后空气主流主要沿风筒壁向外流动,主流区域逐渐扩大,速度分布趋于均匀。(5)随着风筒扩散角的增大和高度的增大,风筒出口的流速会逐渐分布的更趋于均匀,但是同时风筒轮毂后的回流区面积也会增大。(6)风筒扩散角度相同时,风筒高度增大,风筒动能回收率和风机风量增大。风筒高度固定,扩散角较小时,扩散角度的增大会使得风筒的动能回收效率和风机风量增大,但当风筒扩散角增大到一定值后,继续增大扩散角,风筒的动能回收率和风机风量开始减小;而且两种叶型风机风量和风筒效率达到最大时风筒扩散角度并不相同。