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为了设计出高效的离心叶轮 , 科研工作者们从各种角度来研究气体在叶轮内的流动规律 , 寻求最佳的叶轮设计方法。最早使用的是一元设计方法 [1] ，通过大量的统计数据和一定的理论分析，获得离心通风机各个关键截面气动和结构参数的选择规律。在一元方法使用的初期，可以简单地通过对风机各个关键截面的平均速度计算，确定离心叶轮和蜗壳的关键参数，而且一般叶片型线采用简单的单圆弧成型。这种方法非常粗糙，设计的风机性能需要设计人员有非常丰富的经验，有时可以获得性能不错的风机，但是，大部分情况下，设计的通风机效率低下。为了改进，研究人员对叶轮轮盖的子午面型线采用过流断面的概念进行设计 [2-3] ，如此设计出来的离心叶轮的轮盖为两段或多段圆弧，这种方法设计的叶轮虽然比前一种一元设计方法效率略有提高，但是该方法设计的风机轮盖加工难度大，成本高，很难用于大型风机和非标风机的生产。另外一个重要方面就是改进叶片设计，对于二元叶片的改进方法主要为采用等减速方法和等扩张度方法等 [4] ，还有 采用给定叶轮内相对速度 W 沿平均流线 m 分布 [5] 的方法。 等减速方法 从损失的角度考虑， 气流相对速度在叶轮流道内的流动过程中以同一速率均匀变化，能减少流动损失， 进而 提高叶轮效率 ；等扩张度方法是为了避免局部地区过大的扩张角而提出的方法。 给定的叶轮内相对速度 W 沿平均流线 m 的分布是通过控制相对平均流速沿流线 m 的变化规律，通过简单几何关系，就可以得到叶片型线沿半径的分布。以上方法虽然简单，但也需要比较复杂的数值计算。

席光等提出了近似模型方法在叶轮机械气动优化设计中的应用 [15] 。 近似模型的建立过程主要包括 : （ 1 ）选择试验设计方法并布置样本点 , 在样本点上产生设计变量和设计目标对应的样本数据；（ 2 ）选择模型函数来表示上面的样本数据；（ 3 ）选择某种方法 , 用上面的模型函数拟合样本数据，建立近似模型。以上每一步选择不同的方法或者模型，就相应产生了各种不同的近似模型方法。该方法不仅有利于更准确地洞察设计量和设计目标之间的关系，而且用近似模型来取代计算费时的评估目标函数的计算分析程序，可以为工程优化设计提供快速的空间探测分析工具，降低了计算成本。 在气动优化设计过程中，用该模型取代耗时的高精度的计算流体动力学分析 , 可以加速设计过程 , 降低设计成本。基于统计学理论提出的近似模型方法，有效地平衡了基于计算流体动力学分析的叶轮机械气动优化设计中计算成本和计算精度这一对矛盾。该近似模型方法在试验设计方法基础上，将响应面方法、 Kriging 方法和人工神经网络技术成功地应用于叶轮机械部件的优化设计中，在离心压缩机叶片扩压器、叶轮和混流泵叶轮设计等问题中得到了成功应用 , 展示了广阔的工程应用前景。目前，席光课题组已经建立了离心压缩机部件及水泵叶轮的优化设计系统，并在工程设计中发挥了重要作用。

2008 年，李景银等人提出在 离心风机轮盖上靠近叶片吸力面处开孔的方法 [23] ，利用蜗壳内的高压气体产生射流，从而直接给叶轮内的低速或分离流体提供能量，以减弱由叶轮内二次流所导致的射流 - 尾迹结构，并可用于消除或解决部分负荷时 , 常发生的离心叶轮的积灰问题。通过对离心风机整机的数值试验，发现 轮盖开孔后，在设计点附近的风机压力提高了约 2 ％，效率提高了 1 ％以上，小流量时压力提高了 1.5 ％，效率提高了 2.1 ％。在设计流量和小流量时，由于轮盖开孔形成的射流，可以明显改善叶轮出口的分离流动，减小低速区域，降低叶轮出口处的最高速度和速度梯度，从而减弱了离心叶轮出口处的射流—尾迹结构。此外，沿叶片表面流动分离区域减小，压力增加更有规律。轮盖开孔方法可以提高设计流量和小流量下的闭式离心叶轮性能和整机性能，如果结合离心叶轮串列叶栅自适应边界层控制技术，有可能全面提高离心叶轮性能。