制造业和交通运输业是叶轮机械的主要应用领域,离心式风机在载运工具运用工程中具有广泛应用,同时也是地铁通风系统的重要装备。提高叶轮机械的设计水平,提升风机效率与寿命,研究风机的设计、优化方法对经济发展与提升交通运输系统环境装备水平具有重要意义。目前风机的优化主要通过叶轮的结构优化来实现,由于结构复杂,实验成本较高,涉及蜗壳与叶轮轴向间隙优化的工作却并不多,蜗壳作为离心式风机中性能最差的组件,其效率的提升对于风机气动性能的提高具有重要意义。本文以一款工业用风机为研究对象,利用了数值模拟和实验验证结合的方法针对上下轮盖间隙以及叶轮叶片前安装角对风机静压以及静压效率的影响进行了分析,并进行了参数敏感性研究,然后利用BP人工神经网络对风机性能进行预测,并且利用改进惯性因子的粒子群算法对风机进行多目标优化,得到针对该款风机最优的上述参数组合,最后采用最优参数组合对风机进行三维建模并进行CFD验证以及内流场分析,达到了提升风机气动性能的目的。主要研究内容及结果如下:（1）离心式风机数值模拟计算与实验验证。搭建实验平台,对风机进行多组实验,并对多组实验数据进行分析。基于分析结果,选定用于验证CFD数值模拟的一组实验,验证结果表明:稳态数值模拟计算得到的数据与实验数据整体变化趋势相同,在工况点进行的非稳态数值计算,误差为2.8%。（2）离心式风机结构参数敏感性研究。建立多个风机三维模型,基于数值模拟计算,对风机进行参数敏感性研究,分析不同风机的内部流动特性,以此确定:叶轮与蜗壳上盖板间隙、叶轮与蜗壳下盖板间隙、叶轮叶片前安装角为优化参数,风机静压和静压效率为优化目标。风机参数敏感性研究结果表明:该离心风机蜗壳上盖板结构不够合理,改进蜗壳结构的风机能有效减少蜗壳不平带来的二次流损失,改进风机蜗壳与叶轮间隙可以有效缓解风机由于内泄露带来的能量损失,改进叶轮叶片前安装角可以减小因内泄露导致的叶轮底部流量增大安装角与气流角的偏差,提高风机气动性能,风机效率可整体提高3.1%。（3）对离心式风机结构参数进行多目标优化。基于CFD数值模拟结果,利用全因子实验设计方法构建样本库,然后利用粒子群算法对风机进行多目标优化寻优。通过进行数值模拟计算验证,最终得出一组最优的风机结构参数组合:叶轮与蜗壳上盖板间隙18.5 mm,叶轮与蜗壳下盖板间隙3 mm,叶片前安装角31°,风机静压提高58 Pa,静压效率提高1.4%。（4）对优化得到的风机进行三维建模和数值模拟计算,并对其进行内流场分析。结果表明,优化后的风机内部流动损失变小,并且优化后的风机进口到出口的静压梯度减小,高压区提前出现,压力分布更加均匀,静压和静压效率均有提高,风机气动性能得到改善。