隨著人們對生活品質追求的不斷提高，加濕器在改善室內空氣濕度、提升居住舒適度方面的作用愈發重要。在2025年，加濕器行業技術持續創新發展，軸流風機作為加濕器的關鍵部件，其性能優化成為提升加濕器整體效能的關鍵環節。過往研究雖對軸流風機有所探索，但多聚焦單因素分析，對多因素綜合作用的研究仍存在不足。本文通過科學的研究方法，深入探究影響加濕器軸流風機性能的因素，旨在為行業發展提供新的思路與理論依據。

  一、加濕器軸流風機計算方法與模型構建

  目前，在加濕器軸流風機性能評價和設計領域，現場測試與數值仿真應用廣泛。《2025-2030年中國加濕器行業市場深度研究與戰略諮詢分析報告》指出，伴隨計算流體動力學的快速發展，商用計算軟體成為研究流體動力學特性的重要工具，其計算結果的可靠性已得到大量研究證實。本研究選取葉輪轉速、葉頂間隙、葉輪葉片數和靜子葉片數作為試驗因素，每個因素分別設置四個水平，依據標準正交表構建模型。

  在具體操作中，針對加濕器軸流風機部件進行三維建模，其具體參數為：葉輪外徑 150mm，高度 50mm，葉片數 11 片，靜子葉片外徑 180mm，主要結構包括外殼、導流片、靜子葉片和葉輪。流體流動遵循質量守恆定律、動量守恆定律和能量守恆定律，由於軸流風機工作中無需考慮熱傳導，因此重點關注質量守恆方程和動量守恆方程，同時還涉及湍流動能 K 方程和湍流耗散 ε 方程。

  在模擬過程中，先在 ANSYS Workbench 中導入三維模型並優化，去除對流道影響較小的結構，再用 Spaceclaim 軟體抽取模型流道。考慮到模型複雜性，採用非結構化網格劃分風機模型，並對旋轉域與葉輪交界面設置 5 層膨脹層。通過網格無關性分析，確定總網格數為 460 萬，以保證計算結果的準確性與效率。CFD 模擬基於不可壓縮雷諾平均 Navier-Stokes 方程，採用 Realizable k-ε 模型，近壁區使用標準壁面函數，採用 SIMPLE 方法計算相關方程，以空氣為工質，將收斂殘差設置為 10⁻⁵ 。

  二、基於正交試驗的加濕器軸流風機因素分析

  正交試驗是一種從眾多測試中選取典型測試組合，進而分析總體狀況、獲取最佳組合的有效試驗設計方法，在複雜試驗中應用廣泛。在加濕器軸流風機研究中，影響其風量的因素眾多，經分析確定葉輪轉速、葉頂間隙、葉輪葉片數和靜子葉片數為四個關鍵因素。

  三、加濕器軸流風機性能優化與方案確定

  基於上述分析，提出三種優化方案。17 號試驗方案為葉輪轉速 2800rpm，葉頂間隙 22mm，葉輪葉片數 11 片，靜子葉片數 13 片，該方案流量為 145.56m³/h，噪聲為 83.1dB，流量較正交試驗最優 13 號方案提高了 7.68%，噪聲較最優 2 號方案高了 13.84% ;18 號試驗方案為葉輪轉速 2200rpm，葉頂間隙 26mm，葉輪葉片數 13 片，靜子葉片數 11 片，流量為 104.33m³/h，噪聲為 70.4dB，流量較 13 號方案低了 22.82%，噪聲較 2 號方案降低了 3.56% ;19 號試驗方案為葉輪轉速 2800rpm，葉頂間隙 26mm，葉輪葉片數 13 片，靜子葉片數 11 片，流量為 131.95m³/h，噪聲為 80.6dB，流量較 13 號方案低了 2.39%，噪聲較 2 號方案高了 10.41% 。對比發現，17 號方案流量相較於同等轉速下的 19 號方案提升明顯，達到了 10.31%，而噪聲僅提高了 3.1% 。根據相關標準，室內適宜相對濕度為 55%，含濕量 8.5g/kg 時，加濕器流量應在 150m³/h 左右，綜合考慮，優選 17 號方案為最優方案。優化後的模型，空氣在進氣口獲得軸向速度，經葉輪旋轉產生切向速度，再通過靜子葉片將切向速度降為 0，實現軸向出風，為加濕器更好地服務。同時，優化後葉輪表面壓強分布均勻，有助於提高使用壽命。

  四、葉片形狀對加濕器軸流風機性能的影響

  除上述因素外，葉片形狀對加濕器軸流風機性能也有重要影響，通常以葉片中部曲率半徑表示葉片形狀。對 5 種不同曲率半徑(從左至右依次為 85mm、80mm、75mm、70mm、65mm)的葉片進行 CFD 模擬分析。結果表明，隨著葉片曲率半徑增大，風機流量先升高後降低，在曲率半徑為 75mm 時達到最大值，這是因為適當增大曲率半徑可增加氣流動能，但過大則會增加阻力使流量減小;風機噪聲先降低後升高，在曲率半徑為 80mm 時取得最低值，原因是合適的曲率半徑可使氣流平穩分離，減少湍流和渦流，而半徑過大則會產生壓縮效應和衝擊波使噪聲升高。

  總結

  本研究圍繞2025年加濕器行業技術發展，針對軸流風機性能優化展開深入研究。通過正交試驗與數值模擬，明確了葉輪轉速、葉頂間隙、葉輪葉片數和靜子葉片數四個因素對加濕器軸流風機流量和噪聲的影響規律。其中，葉輪轉速是影響流量的主要因素，葉輪葉片數是影響噪聲的主要因素。經分析確定17號方案為最優方案，該方案下軸流風機性能得到有效提升，且優化後的模型氣體流動合理，葉輪壓強分布均勻。此外，研究還發現葉片曲率半徑對風機流量和噪聲也有顯著影響。這些研究成果為加濕器軸流風機的設計與優化提供了重要的理論依據，有助於推動2025年加濕器行業技術的進一步發展，提升加濕器產品的整體性能與用戶體驗。