随着人们对生活品质追求的不断提高，加湿器在改善室内空气湿度、提升居住舒适度方面的作用愈发重要。在2025年，加湿器行业技术持续创新发展，轴流风机作为加湿器的关键部件，其性能优化成为提升加湿器整体效能的关键环节。过往研究虽对轴流风机有所探索，但多聚焦单因素分析，对多因素综合作用的研究仍存在不足。本文通过科学的研究方法，深入探究影响加湿器轴流风机性能的因素，旨在为行业发展提供新的思路与理论依据。

  一、加湿器轴流风机计算方法与模型构建

  目前，在加湿器轴流风机性能评价和设计领域，现场测试与数值仿真应用广泛。《2025-2030年中国加湿器行业市场深度研究与战略咨询分析报告》指出，伴随计算流体动力学的快速发展，商用计算软件成为研究流体动力学特性的重要工具，其计算结果的可靠性已得到大量研究证实。本研究选取叶轮转速、叶顶间隙、叶轮叶片数和静子叶片数作为试验因素，每个因素分别设置四个水平，依据标准正交表构建模型。

  在具体操作中，针对加湿器轴流风机部件进行三维建模，其具体参数为：叶轮外径 150mm，高度 50mm，叶片数 11 片，静子叶片外径 180mm，主要结构包括外壳、导流片、静子叶片和叶轮。流体流动遵循质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律，由于轴流风机工作中无需考虑热传导，因此重点关注质量守恒方程和动量守恒方程，同时还涉及湍流动能 K 方程和湍流耗散 ε 方程。

  在模拟过程中，先在 ANSYS Workbench 中导入三维模型并优化，去除对流道影响较小的结构，再用 Spaceclaim 软件抽取模型流道。考虑到模型复杂性，采用非结构化网格划分风机模型，并对旋转域与叶轮交界面设置 5 层膨胀层。通过网格无关性分析，确定总网格数为 460 万，以保证计算结果的准确性与效率。CFD 模拟基于不可压缩雷诺平均 Navier-Stokes 方程，采用 Realizable k-ε 模型，近壁区使用标准壁面函数，采用 SIMPLE 方法计算相关方程，以空气为工质，将收敛残差设置为 10⁻⁵ 。

  二、基于正交试验的加湿器轴流风机因素分析

  正交试验是一种从众多测试中选取典型测试组合，进而分析总体状况、获取最佳组合的有效试验设计方法，在复杂试验中应用广泛。在加湿器轴流风机研究中，影响其风量的因素众多，经分析确定叶轮转速、叶顶间隙、叶轮叶片数和静子叶片数为四个关键因素。

  三、加湿器轴流风机性能优化与方案确定

  基于上述分析，提出三种优化方案。17 号试验方案为叶轮转速 2800rpm，叶顶间隙 22mm，叶轮叶片数 11 片，静子叶片数 13 片，该方案流量为 145.56m³/h，噪声为 83.1dB，流量较正交试验最优 13 号方案提高了 7.68%，噪声较最优 2 号方案高了 13.84% ;18 号试验方案为叶轮转速 2200rpm，叶顶间隙 26mm，叶轮叶片数 13 片，静子叶片数 11 片，流量为 104.33m³/h，噪声为 70.4dB，流量较 13 号方案低了 22.82%，噪声较 2 号方案降低了 3.56% ;19 号试验方案为叶轮转速 2800rpm，叶顶间隙 26mm，叶轮叶片数 13 片，静子叶片数 11 片，流量为 131.95m³/h，噪声为 80.6dB，流量较 13 号方案低了 2.39%，噪声较 2 号方案高了 10.41% 。对比发现，17 号方案流量相较于同等转速下的 19 号方案提升明显，达到了 10.31%，而噪声仅提高了 3.1% 。根据相关标准，室内适宜相对湿度为 55%，含湿量 8.5g/kg 时，加湿器流量应在 150m³/h 左右，综合考虑，优选 17 号方案为最优方案。优化后的模型，空气在进气口获得轴向速度，经叶轮旋转产生切向速度，再通过静子叶片将切向速度降为 0，实现轴向出风，为加湿器更好地服务。同时，优化后叶轮表面压强分布均匀，有助于提高使用寿命。

  四、叶片形状对加湿器轴流风机性能的影响

  除上述因素外，叶片形状对加湿器轴流风机性能也有重要影响，通常以叶片中部曲率半径表示叶片形状。对 5 种不同曲率半径(从左至右依次为 85mm、80mm、75mm、70mm、65mm)的叶片进行 CFD 模拟分析。结果表明，随着叶片曲率半径增大，风机流量先升高后降低，在曲率半径为 75mm 时达到最大值，这是因为适当增大曲率半径可增加气流动能，但过大则会增加阻力使流量减小;风机噪声先降低后升高，在曲率半径为 80mm 时取得最低值，原因是合适的曲率半径可使气流平稳分离，减少湍流和涡流，而半径过大则会产生压缩效应和冲击波使噪声升高。

  总结

  本研究围绕2025年加湿器行业技术发展，针对轴流风机性能优化展开深入研究。通过正交试验与数值模拟，明确了叶轮转速、叶顶间隙、叶轮叶片数和静子叶片数四个因素对加湿器轴流风机流量和噪声的影响规律。其中，叶轮转速是影响流量的主要因素，叶轮叶片数是影响噪声的主要因素。经分析确定17号方案为最优方案，该方案下轴流风机性能得到有效提升，且优化后的模型气体流动合理，叶轮压强分布均匀。此外，研究还发现叶片曲率半径对风机流量和噪声也有显著影响。这些研究成果为加湿器轴流风机的设计与优化提供了重要的理论依据，有助于推动2025年加湿器行业技术的进一步发展，提升加湿器产品的整体性能与用户体验。