流体机械

参数	数值
机壳中心尺寸a×b/（mm×mm）	36.4×36.4
机壳尺寸 $A 1$ /mm	327.6
机壳尺寸 $A 2$ /mm	254.8
机壳尺寸 $A 3$ /mm	291.2
机壳尺寸 $A 4$ /mm	218.4
出风口尺寸B×C/（mm×mm）	182×109.2
蜗舌 $R$ /mm	14.56
叶轮直径 $D$ /mm	∅364
叶轮入口直径 $D 0$ /mm	∅203.84
叶片入口最小直径 $D 1$ /mm	∅184.91
叶片入口最大直径 $D 2$ /mm	∅209.66
叶片圆弧中心圆直径 $D 3$ /mm	∅263.54
叶片出口角度 $β$ /（°）	40
叶片出口宽度 $K$ /mm	38.22
叶轮前盘锥度α/（°）	10
叶片数量	16
叶片型式	圆弧单板型叶片
叶片弧度 $R 1$ /mm	200.2
进风口直段内径 $D 4$ /mm	∅195.1
进风口喇叭口外径D₅/mm	∅265

参数

数值

机壳中心尺寸a×b/（mm×mm）

36.4×36.4

机壳尺寸

A 1

/mm

327.6

机壳尺寸

A 2

/mm

254.8

机壳尺寸

A 3

/mm

291.2

机壳尺寸

A 4

/mm

218.4

出风口尺寸B×C/（mm×mm）

182×109.2

蜗舌

R

/mm

14.56

叶轮直径

D

/mm

∅364

叶轮入口直径

D 0

/mm

∅203.84

叶片入口最小直径

D 1

/mm

∅184.91

叶片入口最大直径

D 2

/mm

∅209.66

叶片圆弧中心圆直径

D 3

/mm

∅263.54

叶片出口角度

β

/（°）

叶片出口宽度

K

/mm

38.22

叶轮前盘锥度α/（°）

叶片数量

叶片型式

圆弧单板型叶片

叶片弧度

R 1

/mm

200.2

进风口直段内径

D 4

/mm

∅195.1

进风口喇叭口外径D₅/mm

∅265

参数	数值
机壳中心尺寸a×b/（mm×mm）	36.4×36.4
机壳尺寸 $A 1$ /mm	327.6
机壳尺寸 $A 2$ /mm	254.8
机壳尺寸 $A 3$ /mm	291.2
机壳尺寸 $A 4$ /mm	218.4
出风口尺寸B×C/（mm×mm）	182×109.2
蜗舌 $R$ /mm	14.56
叶轮直径 $D$ /mm	∅364
叶轮入口直径 $D 0$ /mm	∅203.84
叶片入口最小直径 $D 1$ /mm	∅184.91
叶片入口最大直径 $D 2$ /mm	∅209.66
叶片圆弧中心圆直径 $D 3$ /mm	∅263.54
叶片出口角度 $β$ /（°）	40
叶片出口宽度 $K$ /mm	38.22
叶轮前盘锥度α/（°）	10
叶片数量	16
叶片型式	圆弧单板型叶片
叶片弧度 $R 1$ /mm	200.2
进风口直段内径 $D 4$ /mm	∅195.1
进风口喇叭口外径D₅/mm	∅265

参数

数值

机壳中心尺寸a×b/（mm×mm）

36.4×36.4

机壳尺寸

A 1

/mm

327.6

机壳尺寸

A 2

/mm

254.8

机壳尺寸

A 3

/mm

291.2

机壳尺寸

A 4

/mm

218.4

出风口尺寸B×C/（mm×mm）

182×109.2

蜗舌

R

/mm

14.56

叶轮直径

D

/mm

∅364

叶轮入口直径

D 0

/mm

∅203.84

叶片入口最小直径

D 1

/mm

∅184.91

叶片入口最大直径

D 2

/mm

∅209.66

叶片圆弧中心圆直径

D 3

/mm

∅263.54

叶片出口角度

β

/（°）

叶片出口宽度

K

/mm

38.22

叶轮前盘锥度α/（°）

叶片数量

叶片型式

圆弧单板型叶片

叶片弧度

R 1

/mm

200.2

进风口直段内径

D 4

/mm

∅195.1

进风口喇叭口外径D₅/mm

∅265

参数	数值
机壳弧线尺寸 $R 1$ /mm	221.1
机壳弧线尺寸 $R 2$ /mm	252
机壳弧线尺寸 $R 3$ /mm	277.8
机壳弧线尺寸 $R 4$ /mm	301.6
机壳弧线尺寸 $R 5$ /mm	320.9
机壳弧线尺寸 $R 6$ /mm	332.7
蜗舌 $R$ /mm	3.4
机壳出口尺寸 $D$ /mm	∅200
机壳出口锥度 $α$ /（°）	11.3
叶轮外径 $D$ ₁/mm	∅364
叶片入口直径 $D 0$ /mm	∅124
叶片出口宽度 $b$ /mm	49.5
叶片出口角度 $β 2 A$ /（°）	41
叶片数量	10
叶片型式	机翼型叶片

参数

数值

机壳弧线尺寸

R 1

/mm

221.1

机壳弧线尺寸

R 2

/mm

252

机壳弧线尺寸

R 3

/mm

277.8

机壳弧线尺寸

R 4

/mm

301.6

机壳弧线尺寸

R 5

/mm

320.9

机壳弧线尺寸

R 6

/mm

332.7

蜗舌

R

/mm

3.4

机壳出口尺寸

D

/mm

∅200

机壳出口锥度

α

/（°）

11.3

叶轮外径

D

₁/mm

∅364

叶片入口直径

D 0

/mm

∅124

叶片出口宽度

b

/mm

49.5

叶片出口角度

β 2 A

/（°）

叶片数量

叶片型式

机翼型叶片

参数	数值
机壳弧线尺寸 $R 1$ /mm	221.1
机壳弧线尺寸 $R 2$ /mm	252
机壳弧线尺寸 $R 3$ /mm	277.8
机壳弧线尺寸 $R 4$ /mm	301.6
机壳弧线尺寸 $R 5$ /mm	320.9
机壳弧线尺寸 $R 6$ /mm	332.7
蜗舌 $R$ /mm	3.4
机壳出口尺寸 $D$ /mm	∅200
机壳出口锥度 $α$ /（°）	11.3
叶轮外径 $D$ ₁/mm	∅364
叶片入口直径 $D 0$ /mm	∅124
叶片出口宽度 $b$ /mm	49.5
叶片出口角度 $β 2 A$ /（°）	41
叶片数量	10
叶片型式	机翼型叶片

参数

数值

机壳弧线尺寸

R 1

/mm

221.1

机壳弧线尺寸

R 2

/mm

252

机壳弧线尺寸

R 3

/mm

277.8

机壳弧线尺寸

R 4

/mm

301.6

机壳弧线尺寸

R 5

/mm

320.9

机壳弧线尺寸

R 6

/mm

332.7

蜗舌

R

/mm

3.4

机壳出口尺寸

D

/mm

∅200

机壳出口锥度

α

/（°）

11.3

叶轮外径

D

₁/mm

∅364

叶片入口直径

D 0

/mm

∅124

叶片出口宽度

b

/mm

49.5

叶片出口角度

β 2 A

/（°）

叶片数量

叶片型式

机翼型叶片

项目	方形截面风机	圆形截面风机
风量/（m³·h^-1）	1 500	1 500
全压/Pa	1 921	2 010
振动烈度/（mm·s^-1）	0.84	0.38

项目

方形截面风机

圆形截面风机

风量/（m³·h^-1）

1 500

全压/Pa

1 921

2 010

振动烈度/（mm·s^-1）

0.84

0.38

项目	方形截面风机	圆形截面风机
风量/（m³·h^-1）	1 500	1 500
全压/Pa	1 921	2 010
振动烈度/（mm·s^-1）	0.84	0.38

项目

方形截面风机

圆形截面风机

风量/（m³·h^-1）

1 500

全压/Pa

1 921

2 010

振动烈度/（mm·s^-1）

0.84

0.38

离心式排风机振动抑制设计研究

王淼根 , 李谍钢 , 戴美军 , 赵圣 , 杭飞

流体机械 | 应用技术 2025,53(9): 112-118

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流体机械 |应用技术 2025 , 53 (9) : 112 -118

离心式排风机振动抑制设计研究

全屏

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王淼根（1966），男，高级工程师，主要从事风机技术研发、设计等工作，通信地址：312363浙江省绍兴市上虞区章镇镇工业园区浙江金盾风机股份有限公司，E-mail：sfwmg@163.vip.com。

"}, bioImg=null, bioContent=

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王淼根, 李谍钢, 戴美军, 赵圣, 杭飞

作者信息

浙江金盾风机股份有限公司，浙江绍兴 312363

作者简介:

Research on vibration suppression design of centrifugal exhaust fan

Miaogen WANG, Diegang LI, Meijun DAI, Sheng ZHAO, Fei HANG

Affiliations

Zhejiang Jindun Fan Co.，Ltd.，Shaoxing 312363，China

出版时间: 2025-09-30 doi: 10.3969/j.issn.1005-0329.2025.09.015

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摘要

收起

针对排风机振动超标引起轴承座或电机轴承的损坏、叶片和风道的破坏等问题，在传统设计和制造的基础上，提出了离心式排风机的流致激励抑制设计和精密加工两种路径结合的减振方法。采用数值模拟和试验测试的方法，研究了机翼型叶片和圆形断面蜗壳对流致激励源的流动状态和结构强度的影响。结果表明，过流部件接近表面流场无明显流动分离现象；圆形截面机壳风机在叶频（483.3 Hz）上的振动加速度较方形截面机壳风机在叶频（773.3 Hz）上的振动加速度低8.3 dB，在振动加速度总级上（10～10 000Hz）要低9 dB；对叶轮采用整体铣加工和焊接等高精度制造工艺可以改善叶轮质心分布不均的问题，机脚振动加速度旋转基频降低了约11 dB，高频相较原设计低8.5 dB；流致激励抑制和精密加工制造方法能有效降低排风机的振动。研究结果可为风机减振降噪设计提供参考和借鉴。

关键词

振动噪声 / 排风机 / 机翼型叶片 / 圆形断面蜗壳

Abstract

收起

In response to issues such as damage to bearing seats or motor bearings，as well as damage to blades and air ducts，caused by excessive vibration of exhaust fans，a vibration reduction method combining flow‑induced excitation suppression design and precision machining for centrifugal exhaust fans was proposed on the basis of traditional design and manufacturing.Using numerical simulation and experimental testing methods，the effects of airfoil‑shaped blades and circular‑section volutes on the flow state of flow‑induced excitation sources and structural strength were studied.The results show that there is no significant flow separation in the flow field near the surface of flow‑passing components.The vibration acceleration of circular section casing fans at blade frequency （483.3 Hz） is 8.3 dB lower than that of square section casing fans at blade frequency （773.3 Hz），and 9 dB lower in the overall vibration acceleration level （10~10 000 Hz）.The adoption of high‑precision manufacturing processes （such as integral milling and welding） for the impeller effectively improve the uneven distribution of its mass center.Vibration test results show that the rotational fundamental frequency vibration acceleration at the machine feet reduce by approximately 11 dB，and the high‑frequency vibration is 8.5 dB lower than that of the original design.This study demonstrates that flow‑induced excitation suppression and precision machining methods can effectively reduce the vibration of exhaust fans，providing a reference for the vibration and noise reduction design of fans.

Key words

vibration noise / exhaust fan / airfoil‑shaped blade / circular cross‑section volute

引用本文

王淼根, 李谍钢, 戴美军, 赵圣, 杭飞. 离心式排风机振动抑制设计研究. 流体机械, 2025 , 53 (9) : 112 -118 . DOI: 10.3969/j.issn.1005-0329.2025.09.015

Miaogen WANG, Diegang LI, Meijun DAI, Sheng ZHAO, Fei HANG. Research on vibration suppression design of centrifugal exhaust fan[J]. Fluid Machinery, 2025 , 53 (9) : 112 -118 . DOI: 10.3969/j.issn.1005-0329.2025.09.015

正文

收起

0　引言

收起

应急排风机主要用于事故工况后，将场地内的有害气体和热量排出，避免污染物超量对人体和环境造成严重的威胁，或人员需进入现场前，对场地进行通风换气^［1］。由于排风机使用条件的特殊性，一般只需满足风机相关标准要求即可。离心排风机在使用过程中存在振动噪声较高的问题，高频次的振动对设备寿命影响较大，由此产生尖锐嘈杂的辐射噪声则对工作人员的效率和周围环境产生不利影响，振动和噪声均易诱发生产事故^［2-4］。本文研究的应急排风机被应用在核电站中，对排风机的振动噪声要求较高，在现有常规设计方法基础上，亟需能大幅度降低振动的排风机和解决方案。目前，国内外学者对风机振动噪声进行了较为丰富的研究。

除电机磁隙产生的电磁激励和轴系不对中等产生的机械激励外，风机内部流致激励是导致振动的主要原因之一^［5-7］。流体流经叶片产生非定常涡流，引起叶片振动，通过轴和轴承作用于壳体；此外叶片旋转时，沿叶片甩出气体，蜗壳壁面产生脉动压力。针对风机减振，严济宽^［8］对减小及控制振动的方法进行了归纳，并对振动隔离的基本理论和计算方法进行了叙述，通常安装阻尼器^［9］和修改基座结构^［10-11］等振动隔离方式可减小一定振动，但该类方法无法从振动激励源头上解决振动问题。蒋博彦等^［12］对某离心风机的单圆弧叶片进行双圆弧改型,从而提高风机在小流量工况下的气动性能。李建建^［13］研究了蜗舌深度对蜗壳扩压段流动改善作用，指出合理的蜗壳深度能改善风机气动性能，同时降低风机噪声。冯露^［14］分别针对蜗舌半径、叶片出口角度、叶片数量及叶片厚度在降低离心风机振动方面进行了分析及总结，并基于叶轮和机壳的结构模态分析进行了优化。陈波等^［15］针对离心风机叶片旋转造成风机运行噪声大等问题，对叶片迎风面进行了穿孔处理，探究了不同穿孔形状、不同穿孔直径、不同孔隙率对风机噪声的影响规律，结果表明，对叶片表面结构进行穿孔、内部填充多孔材料的方式能有效降低风机噪声。张元禄等^［16］结合模态动力学研究叶片数和前盘厚度的结构参数对离心风机振动特性的影响，指出应综合考虑叶轮结构强度和振动性能，以确定最佳结构。蒲米世行等^［17］提出了一种基于卷积神经网络的隧道风机健康状态诊断算法以获取隧道风机的健康状况,从而有效保证隧道通风的质量,消除隧道安全隐患。出于风机翼型设计改善性能考虑，李跃飞等^［18］将海鸥翼型结构应用于轴流风机设计，数值模拟结果表明，仿海鸥翼型减小了叶片尾迹涡脱落引起的气流脉动和气流不均匀性，提升了风机的气动性能。

综上，现有的研究较偏向于理论分析，在结合产品进行设计和制造等方面仍有不足，风机实际产生的流致振动与数值模拟预测的频率成分幅值存在偏差，影响着风机减振设计优化流程。本文结合应急排风机项目低振动需求，从流致振动风机设计和叶轮制造技术两方面进行改进，实现对振动流致激励源控制，进一步结合风机机脚振动测试验证改进优化的效果。

1　叶轮-机壳优化设计

收起

根据排风机气动参数（风量1 500 m³/h，全压2 000 Pa）的要求，选取L5-36-3.6#型离心排风机为研究对象。原型排风机采用传统的圆弧单板型叶片，机壳截面为方形，本研究采用机翼型风机叶片控制叶轮内二次流和出口射流，针对风机叶轮出口流动控制，采用圆形截面机壳离心排风机进行了研究和流动测试，对比验证圆形截面机壳对流动噪声的改善作用。

1.1　机翼型叶片

叶片设计模仿飞机机翼的形状，具有较高的气动效率。这种设计能够有效地减少气流分离和涡流现象，使得流动更为稳定。此外，机翼型叶片通常具有更高的结构稳定性和刚性。这种刚性结构在运转过程中更能抵抗气流和外界环境带来的振动和冲击，减少叶片变形和弯曲。合理的材料分布和结构设计，可以避开与机壳的共振频率。通过多次CFD优化能够帮助设计师预测和减少可能的振动源，模拟不同工作条件下的气流和压力分布，找到最优的叶片形状和角度配置，机翼型叶轮和叶片如图1、图2所示。

1.2　方形截面机壳

由气动参数选用方形截面机壳，根据《风机手册》^［19］中空气动力学略图进行等比例缩放并建模分析，L5-36-3.6#型离心风机方形截面机壳风机如图3所示，基本参数见表1。

1.3　圆形截面机壳

由气动参数选用圆形截面机壳，如图4所示，基本参数见表2。

通过Ansys Fluent对多种进气量工况进行定常数值模拟，两种截面形状的风机性能曲线对比如图5所示。在同样叶轮大小的情况下，圆形截面机壳风机在额定工况下的气动性能分析结果为：流量1 500 m³/h，全压2 263 Pa，转速2 900 r/min。方形截面机壳风机的气动分析结果为：流量1 500 m³/h，全压2 028 Pa，转速2 900 r/min。需要考虑制造过程中出现的制造误差导致性能降低，因此，采用圆形截面机壳能够更好地保证风机产品的性能。

图6示出两种机壳在额定工况下的速度分布，可以看出，圆形截面机壳风机的速度分布比方形截面机壳风机更加均匀，因此，圆形截面机壳的风机对机壳壁的气流冲击会比较小，有利于降低风机的振动。

对机壳施加大小为0.77 MPa的外界压力，进行等效应力分析，得到应力云图如图7所示，可以看出，在同样机壳厚度的情况下，方形截面机壳风机的应力最大为131.37 MPa，圆形截面机壳风机的应力最大为90.48 MPa，结果表明，圆形截面机壳风机比方形截面机壳风机能够更好地承受压力，在发生事故工况的时候，圆形截面机壳风机比方形截面机壳风机安全性更高。

1.4　样机测试

对两种方案样机进行性能试验，圆形截面机壳风机的性能为：流量1 500 m³/h时，压力2 010 Pa。方形截面机壳风机的性能为：流量1 500 m³/h时，压力1 921 Pa。试验结果表明，两种方案的性能都能够满足标准验收要求，即在额定风量下，压力偏差在-5%~+10%范围内，但圆形截面风机的性能更好。

在相同的额定工况下，对两种方案样机进行振动试验。圆形截面机壳风机的振动烈度测试值为0.38 mm/s，而方形截面机壳风机的振动烈度测试值为0.84 mm/s。机脚振动加速度上，圆形截面机壳风机在叶频（483.3 Hz）工况下的振动加速度级较方形截面机壳风机在叶频（773.3 Hz）工况下的低8.3dB，在振动总级上（10~10 000 Hz）圆形截面机壳风机比方形截面机壳风机要低9 dB。圆形截面机壳风机方案采用机翼型叶片，同时叶片数量较方形截面机壳风机有所减少，在理论上叶片数量减小时叶轮内部速度滑移将会变强，出口射流尾迹将会增强，由此动静干涉有所增强。振动测试结果大幅降低的结果表明，蜗壳截面形状对振动，尤其是振动总级有较大的影响，结合图6速度场分析可知，圆形截面蜗壳通道内气体流动更为均匀，对降低振动方面起到了主要的作用。

两型风机样机测试情况对比见表3。

2　叶轮加工制造

收起

为了提高叶轮的精度，控制高频振动噪声，采用叶轮整体铣加工与焊接相结合的制造工艺方案。叶轮后部件采用不锈钢锻件，先将不锈钢锻件原料夹在车床上进行粗车，粗加工出叶轮前部件和叶轮后部件，叶轮前部件及叶轮后部件在粗加工时在厚度方向和外径方向留6~8 mm的余量，图8~11示出叶轮设计三维图及粗加工后模型示意。叶轮前部件、叶轮后部件粗加工完成后，利用叶轮前部件上的槽口与叶轮后部件上的凸台进行安装配合，有助于2个部件在焊接时的定位。通过焊接的方式将2个部件进行连接，焊接完成后对叶轮进行热处理，并进行PT检测；之后在加工中心上对其进行精铣，加工去除预留余量，使其满足设计尺寸及精度要求，从而提高整个叶轮的精度，防止因叶片安装误差间隔不均匀产生的振动激励。图12示出叶轮精加工完成后的模型示意。

样机的测试结果表明，与以往直接采用焊接方式相比，采用叶轮整体铣加工与焊接相结合的制造工艺很大程度上改善了叶轮质心分布不均现象。直接采用焊接的叶轮，实测不平衡量的主要振动特征，即旋转基频48.3 Hz处振幅大且转频的谐波较小，而整体铣加工与焊接结合制造的叶轮旋转基频处，机脚的振动降低了约11 dB，旋转基频的谐波相对较小，此外，机脚振动加速度高频（3 150~10 000 Hz）降低8.5 dB，这表明精加工后的叶轮减轻了轴系磨损和共振等现象。

3　结论

收起

（1）采用机翼型叶片和圆形断面蜗壳结构的方案改善内部流场状态。通过数值模拟可知，过流部件表面无明显流动分离，性能略有提升，同等内压下，壳体最大应力降低约40 MPa，振动测试结果表明，改进后的风机的机脚振动叶频相较原型设计低8.3 dB，总级比原风机低9 dB。

（2）采用整体铣加工和焊接、热处理与PT缺陷检测等制造工艺以提高叶轮的加工精度。振动测试结果显示，机脚振动加速度轴频降低约11 dB，高频（3 150~10 000 kHz）相较原设计低8.5 dB，这表明精密加工技术有效改善了质心分布不均现象。

（3）相较于传统设计及制造方法，所研究的流致激励抑制设计方法和精加工技术均可有效控制风机振动，两者结合可针对性降低轴频、叶频及其倍频等主要特征振动，从而降低振动总级。

参考文献

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文献

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参考文献引证文献

排序方式：

杨向东，蒋仲安，陈雅.施工隧道风机串联间距及风量衰减规律研究［J］.铁道科学与工程学报，2025，22（6）：2675-2689.

YANG X D，JIANG Z A，CHEN Y.Study on the spacing and air volume attenuation law of fan series in tunnelconstruction［J］.Journal of Railway Science and Engineering，2025，22（6）：2675-2689.

张建华，楚武利，杨晓彤，等.船用离心风机流动诱发振动噪声数值研究［J］.流体机械，2019，47（10）：30-37.

ZHANG J H，CHU W L，YANG X T，et al.Numerical study of fluid‑induced vibrational noise of a marine centrifugal fan［J］.Fluid Machinery，2019，47（10）：30-37.

李玉山.电站锅炉引风机振动原因分析及处理［J］.流体机械，2009，37（7）：49-51.

LI Y S.Cause analysis and treatment of power plant boiler fan vibration modified［J］.Fluid Machinery，2009，37（7）：49-51.

胡斯特，吴金鑫，胡小文，等.油烟机多翼离心风机气动噪声源及贡献度研究［J］.流体机械，2023，51（12）：64-70.

HU S T，WU J X，HU X W，et al.Study on main noise sources and parfition contribution of a multi‑blade centrifugal fan in a range hood［J］.Fluid Machinery，2023，51（12）：64-70.

KOOPMANN G H，NEISE W，CUNEFARE K A.Fan casing noise radiation［J］.Journal of Vibration and Acoustics，1991，113（1）：37-42.

HUANG L，MA X，FENG L G.Suppression of broadband noise radiated by a low‑speed fan in a duct［J］.The Journal of the Acoustical Society of America，2010，128（1）：152-163.

霍忠堂，高建松，张丁丁.基于MOBWO-MCKD的风机滚动轴承故障特征提取方法［J］.机电工程，2024，41（1）：123-129.

HUO Z T，GAO J S，ZHANG D D.Fault feature extraction of wind turbine rolling bearing based on MOBWO-MCKD［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering，2024，41（1）：123-129.

严济宽.机械振动隔离技术［M］.上海：上海科学技术文献出版社，1986.

YAN J K.Mechanical vibration isolation technology［M］.Shanghai：Shanghai Scientific and Technical Literature Publishing House，1986.

王弼，赵以奎，李时明，等.NOPD技术在小型风机减振中的应用［J］.流体机械，2023，51（11）：93-97.

WANG B，ZHAO Y K，LI S M，et al.Application of NOPD technology in vibration reduction of small fan［J］.Fluid Machinery，2023，51（11）：93-97.

刘晓晨，李振，贺磊盈，等.离心式风机机架振动分析及减振试验［J］.风机技术，2018，60（5）：59-64.

LIU X C，LI Z，HE L Y，et al.Analysis and reduction of vibrations in an experiment with a centrifugal fan installed in its chassis［J］.Chinese Journal of Turbomachinery，2018，60（5）：59-64.

赵丽刚，鲍文倩，丁仕风，等.气垫船垫升风机的振动分析及减振试验［J］.船舶工程，2020，42（7）：6-8.

ZHAO L G，BAO W Q，DING S F，et al.Vibration analysis and vibration reduction experiment of lift fans of air‑cushion vehicle［J］.Ship Engineering，2020，42（7）：6-8.

蒋博彦，施旭娜，肖千豪，等.多翼离心风机双圆弧叶片设计及其性能优势分析［J］.排灌机械工程学报，2023，41（8）：795-802.

JIANG B Y，SHI X N，XIAO Q H，et al.Design of double‑arc blades for multi‑blade centrifugal fan and analysis of its performance advantages［J］.Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering，2023，41（8）：795-802.

李建建.蜗舌深度对离心风机气动性能和噪声影响研究［J］.流体机械，2024，52（2）：48-53.

LI J J.Study on the influence of volute tongue depth on the performance and noise of centrifugal fan［J］.Fluid Machinery，2024，52（2）：48-53.

冯露.离心风机振动和噪声的建模与分析［D］.镇江：江苏科技大学，2014.

FENG L.The modeling and analysis of vibration and noise for the centrifugal fan［D］.Zhenjiang：Jiangsu University of Science and Technology，2014.

陈波，李家春，何俊杰，等.叶片穿孔对离心风机声学性能的影响研究［J］.机电工程，2023，40（8）：1267-1275.

CHEN B，LI J C，HE J J，et al.Influence of blade perforation on acoustic performance of the centrifugal fan［J］.Journal of Mechanical &amp； Electrical Engineering，2023，40（8）：1267-1275.

张元禄，南国防.基于模态动力学的离心风机振动特性数值研究［J］.噪声与振动控制，2017，37（2）：38-41.

ZHANG Y L，NAN G F.Numerical investigation of the vibration character of centrifugal fans based on modal dynamics method［J］.Noise and Vibration Control，2017，37（2）：38-41.

蒲米世行，丁浩，杨孟，等.基于卷积神经网络的隧道风机健康状态诊断研究［J］.机电工程，2023，40（7）：1121-1129.

PUMI S H，DING H，YANG M，et al.Health status diagnosis of tunnel fan based on convolutional neural network［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering，2023，40（7）：1121-1129.

李跃飞，姜怡欣，吴立明，等.采用仿海鸥翼型叶片提升轴流风机气动性能的研究［J］.风机技术，2024，66（2）：1-7.

LI Y F，JIANG Y X，WU L M，et al.A study on the aerodynamic performance improvement of axial flow fans using the bionic blades inspired by seagull wings［J］.Chinese Journal of Turbomachinery，2024，66（2）：1-7.

续魁昌，王洪强，盖京方.风机手册［M］.北京：机械工业出版社，2011.

XU K C，WANG H Q，GAI J F.Fan manual［M］.Beijing：China Machine Press，2011.

2025年第53卷第9期

114

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doi: 10.3969/j.issn.1005-0329.2025.09.015

接收时间：2025-03-21
首发时间：2026-10-20
出版时间：2025-09-30

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收稿日期：2025-03-21
修回日期：2025-08-17

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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TxT

参数	数值
机壳中心尺寸a×b/（mm×mm）	36.4×36.4
机壳尺寸 $A 1$ /mm	327.6
机壳尺寸 $A 2$ /mm	254.8
机壳尺寸 $A 3$ /mm	291.2
机壳尺寸 $A 4$ /mm	218.4
出风口尺寸B×C/（mm×mm）	182×109.2
蜗舌 $R$ /mm	14.56
叶轮直径 $D$ /mm	∅364
叶轮入口直径 $D 0$ /mm	∅203.84
叶片入口最小直径 $D 1$ /mm	∅184.91
叶片入口最大直径 $D 2$ /mm	∅209.66
叶片圆弧中心圆直径 $D 3$ /mm	∅263.54
叶片出口角度 $β$ /（°）	40
叶片出口宽度 $K$ /mm	38.22
叶轮前盘锥度α/（°）	10
叶片数量	16
叶片型式	圆弧单板型叶片
叶片弧度 $R 1$ /mm	200.2
进风口直段内径 $D 4$ /mm	∅195.1
进风口喇叭口外径D₅/mm	∅265

参数

数值

机壳中心尺寸a×b/（mm×mm）

36.4×36.4

机壳尺寸

A 1

/mm

327.6

机壳尺寸

A 2

/mm

254.8

机壳尺寸

A 3

/mm

291.2

机壳尺寸

A 4

/mm

218.4

出风口尺寸B×C/（mm×mm）

182×109.2

蜗舌

R

/mm

14.56

叶轮直径

D

/mm

∅364

叶轮入口直径

D 0

/mm

∅203.84

叶片入口最小直径

D 1

/mm

∅184.91

叶片入口最大直径

D 2

/mm

∅209.66

叶片圆弧中心圆直径

D 3

/mm

∅263.54

叶片出口角度

β

/（°）

叶片出口宽度

K

/mm

38.22

叶轮前盘锥度α/（°）

叶片数量

叶片型式

圆弧单板型叶片

叶片弧度

R 1

/mm

200.2

进风口直段内径

D 4

/mm

∅195.1

进风口喇叭口外径D₅/mm

∅265

参数	数值
机壳弧线尺寸 $R 1$ /mm	221.1
机壳弧线尺寸 $R 2$ /mm	252
机壳弧线尺寸 $R 3$ /mm	277.8
机壳弧线尺寸 $R 4$ /mm	301.6
机壳弧线尺寸 $R 5$ /mm	320.9
机壳弧线尺寸 $R 6$ /mm	332.7
蜗舌 $R$ /mm	3.4
机壳出口尺寸 $D$ /mm	∅200
机壳出口锥度 $α$ /（°）	11.3
叶轮外径 $D$ ₁/mm	∅364
叶片入口直径 $D 0$ /mm	∅124
叶片出口宽度 $b$ /mm	49.5
叶片出口角度 $β 2 A$ /（°）	41
叶片数量	10
叶片型式	机翼型叶片

参数

数值

机壳弧线尺寸

R 1

/mm

221.1

机壳弧线尺寸

R 2

/mm

252

机壳弧线尺寸

R 3

/mm

277.8

机壳弧线尺寸

R 4

/mm

301.6

机壳弧线尺寸

R 5

/mm

320.9

机壳弧线尺寸

R 6

/mm

332.7

蜗舌

R

/mm

3.4

机壳出口尺寸

D

/mm

∅200

机壳出口锥度

α

/（°）

11.3

叶轮外径

D

₁/mm

∅364

叶片入口直径

D 0

/mm

∅124

叶片出口宽度

b

/mm

49.5

叶片出口角度

β 2 A

/（°）

叶片数量

叶片型式

机翼型叶片

项目	方形截面风机	圆形截面风机
风量/（m³·h^-1）	1 500	1 500
全压/Pa	1 921	2 010
振动烈度/（mm·s^-1）	0.84	0.38

项目

方形截面风机

圆形截面风机

风量/（m³·h^-1）

1 500

全压/Pa

1 921

2 010

振动烈度/（mm·s^-1）

0.84

0.38