风机结构简单，但流道结构复杂，且是扩压流动，很易引起严重的分离流，同时又有动、静部件，不仅是不定常流，而且动、静部件间的间隙又产生二次流，所以风机内部流动是复杂的不定常三维流动，数值模拟十分困难。限于目前计算条件，工程上对风机流场的数值模拟均按准定常计算，且多采用相对简单、但很流行的湍流模型计算，但模型只适合于小分离流，也不能正确定量流动细节，但根据文献调研和我们的经验，对于气动力设计良好的风机，在设计工况附近，用湍流模型和准定常处理，对于风机的气动性能的数值预估是完全可以做到和实测结果吻合很好。另一方面，由于有了很多的关于风机三维粘性流动数值模拟结果，发现过去按一维、二维理想流的工程设计中的一些重要的经验数据（也可称为设计准则），其中许多需要修改。以离心风机而论，例如按Eck理论，最佳气流进口角为35.4°，设计时还应考虑有攻角，所以一般设计叶片几何进口角为37°～38°，实际上，按数值优化结果，可以小到27°；又如按工程方法，如全压不够，可增大叶片几何出口角来补救，但数值优化结果是叶片几何出口角到一定数值（如81°）后再增大，全压反而会下降；又如Eck认为进口加速系数应大于1，这样叶轮进口是加速流动，可减少进口分离，后来我们认为减少叶轮进口流动速度能改善叶轮流动，所以按经验，建议可取0.7~0.8，实际上按数值优化可小到0.6；其它还有一些准则也应该改变，这里不能一一而论。这些参数的变化，对风机的气动力图改变很大，对气动性能影响也很大，所以原有的工程方法需要改进。当然改进内容还应包括叶片流道的流型选取和提出新的结构等。如我们利用航空上吹气边界层控制原理，提出长短叶片开缝结构，缝隙大于10mm，可确保缝隙不会堵塞，这种结构可扩展风机工作的高效区，大大改善非设计工况性能。所有这些在现代设计方法中称为改进的工程设计方法。所以现代设计方法内容是：首先根据改进的工程设计方法给出综合性能较好的风机通道型线；然后数值模拟风机整机（包括进风口－叶轮－蜗壳，且考虑间隙）三维粘性流动，来分析比较其内部流场，为改进设计提供依据，同时进行优化计算，好中选优，优化目标是在满足风量和风压的前提下，效率越高越好；最后通过样机研制和现场性能试验来检验和修正设计方法并得到高性能产品。这里改进的工程设计方法是数值优化计算和高性能产品设计的基础，数值模拟是关键，其难点是如何使它对风机气动性能预估能和实测结果吻合。现场性能试验用来修正设计和改进数值模拟方法。经过这样多次循环，最后获得高性能的风机产品。由于数值模拟是现代设计方法的关键和难点，下面再专题叙述。应该指出，这种方法目前只能优化设计和预估风机气动性能，不能预估噪声，这是由于离心风机还无法预估噪声，而本方法中的改进工程设计已考虑到低噪声风机设计要求，这样，一般而言，高效率就意味着低噪声。
数值模拟和软件
数值模拟离不开软件，商用软件方便、可靠，通用性强，信任度高，现在计算流体力学的公认、通用的商用软件有FLUENT，STAR CD和PHEONIX等，目前最流行的是FLUENT，其最新版为FLUENT6.1，其前、后处理很好，且和其它软件连接也方便。但有了软件和会数值计算的人，不等于就可顺利进行风机性能预估数值模拟，更不是一劳永逸，因为有以下困难：
1、对整机流场数值模拟的前处理－几何建模和网格生成不太容易，建模要考虑模拟实际的实验装置和边界条件处理，所以整机前、后还需附加管道或风室，建模不当则全功尽弃。网格生成则受目前计算条件限制，网格点一般小于100万个，这么多网格点对于整机模拟只能用局部加密网格，在物面附近和叶片前后及间隙中加密，如何加密和生成网格需要有风机计算的经验和技巧，否则会严重影响计算的准确性和稳定性；
2、正如前述，成功的风机流场数值模拟的前提是需要有一个好的气动力设计，确保风机所有流道中只发生小的分离。在优化计算时，还需要不断地分析流场、改变设计参数和改进工程设计，所以要求计算人员不仅熟悉复杂流动计算，还要有丰富的工程设计经验，这样的条件并不容易满足；
3、数值模拟结果和实验数据吻合也是不容易的，因为数值模拟结果对建模、网格、边界条件处理、湍流模式选取和数据处理等均很敏感。根据我们的经验，即使有了合适的商用或专用软件，按目前的计算条件在风机设计工况附近，数值预报风机的总体性能参数，如风量、全压、静压和效率可以和性能试验结果吻合很好，但需要有多次工程设计、数值模拟和样机试验的循环才能做到，这需要时间和钱财。
