本文根據(jù)已經(jīng)完成的一種基于歐拉方程外加源項(xiàng)的模型來(lái)計(jì)算預(yù)測(cè)大小動(dòng)葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能，主要采用損失和落后角模型用來(lái)考慮葉片排和摩擦對(duì)氣流的影響，并用堵塞因子修正環(huán)壁附面層堵塞影響。根據(jù)在風(fēng)機(jī)安裝角未發(fā)生改變時(shí)的實(shí)驗(yàn)性能，優(yōu)化模型中的損失系數(shù)和落后角系數(shù)使得計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)計(jì)算相近。通常，在測(cè)量水平、垂直和軸向位置的較大振動(dòng)位置時(shí)，應(yīng)考慮到振動(dòng)源。改變動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)的安裝角后，本模型預(yù)測(cè)得到的該風(fēng)機(jī)在安裝角變化( + 10°，+ 5°，－ 5°，－ 10°) 的性能曲線(xiàn)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差小于2%。結(jié)果表明引風(fēng)機(jī)模型使用經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的損失和落后角模型能快速準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出該動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)在全工況下的氣動(dòng)性能。

在實(shí)際的引風(fēng)機(jī)葉輪機(jī)械中，氣體的流動(dòng)是一種十分復(fù)雜的、非定常的、全三維的流動(dòng)。為了提高程序的計(jì)算速度，需要做出如下假設(shè): 氣體為完全氣體; 流場(chǎng)為軸對(duì)稱(chēng); 不考慮徑向變化，流場(chǎng)沿葉片中弧線(xiàn)。

在軸流風(fēng)機(jī)的數(shù)值計(jì)算中，本文采用Stratford 的模型對(duì)環(huán)壁邊界層進(jìn)行模擬。模擬了軸流風(fēng)機(jī)后導(dǎo)葉改變對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響，表明導(dǎo)葉數(shù)目減少4片后全壓提升5。環(huán)壁邊界層會(huì)沿壁面產(chǎn)生位移厚度，該模型假設(shè)位移厚度是沿著葉片排連續(xù)分布的，同時(shí)端壁邊界層和葉尖間隙漏流發(fā)生的總壓損失也包含在三維總壓修正系數(shù)3D中，該模型能夠計(jì)算得出比較合理的堵塞因子。

（1）當(dāng)導(dǎo)葉數(shù)減少時(shí)，隨著導(dǎo)葉數(shù)的增加，引風(fēng)機(jī)的性能優(yōu)于風(fēng)機(jī)。采用21個(gè)導(dǎo)葉的方案3是較佳方案，有效地提高了總壓效率。同時(shí)，改造后的軸功率略有增加，方案3的功耗有所增加。

（2）當(dāng)流場(chǎng)數(shù)據(jù)加載到固體區(qū)域表面時(shí)，葉片的應(yīng)力、總變形和固有頻率基本不變。離心力對(duì)葉片的強(qiáng)度和振動(dòng)起著決定性作用，而空氣動(dòng)力對(duì)其影響不大。葉片的工作轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于一階臨界轉(zhuǎn)速，不會(huì)發(fā)生共振。

（3）綜合考慮方案3風(fēng)機(jī)性能、軸功率、強(qiáng)度、振動(dòng)分析結(jié)果，減少一套導(dǎo)葉，也可降低設(shè)計(jì)制造成本。由此可見(jiàn)，減徑導(dǎo)葉方案3對(duì)實(shí)際生產(chǎn)和改造具有一定的參考意義。葉尖間隙對(duì)動(dòng)軸流風(fēng)機(jī)實(shí)際失速線(xiàn)的影響。

結(jié)果表明，引風(fēng)機(jī)葉頂間隙過(guò)大，使風(fēng)機(jī)實(shí)際失速線(xiàn)與理論失速線(xiàn)有較大偏差。實(shí)際失速線(xiàn)向下移動(dòng)，同時(shí)會(huì)造成較大的負(fù)效率偏差。詳細(xì)描述了試驗(yàn)過(guò)程，分析了操作點(diǎn)在性能曲線(xiàn)上的位置。研究表明，引風(fēng)機(jī)的葉輪機(jī)械內(nèi)的流固耦合現(xiàn)象與流體機(jī)械各種故障的產(chǎn)生有直接關(guān)系。最后通過(guò)接近失速試驗(yàn)確定風(fēng)機(jī)的實(shí)際失速線(xiàn)位置。通過(guò)引入相關(guān)系數(shù)，研究了葉尖間隙與失速點(diǎn)壓力偏差、效率偏差的關(guān)系。引風(fēng)機(jī)葉頂間隙與失速點(diǎn)的相對(duì)壓力偏差相關(guān)系數(shù)為-0.99，即葉頂間隙越大，實(shí)際失速線(xiàn)與理論失速線(xiàn)的偏差越嚴(yán)重，實(shí)際失速點(diǎn)的負(fù)壓偏差越嚴(yán)重。同時(shí)，葉頂間隙與效率偏差的相關(guān)系數(shù)為-0.93，即葉頂間隙越大，負(fù)效率偏差越大。

在引風(fēng)機(jī)葉片前緣形成了C形軸向速度分布，在翼型阻力的作用下，流入流的軸向速度減小，形成了一個(gè)低速區(qū)。吸入面沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的相反方向形成橫向壓力梯度。根據(jù)機(jī)翼理論，通過(guò)吸力面的速度高于通過(guò)壓力面的速度，吸力面后緣形成高速區(qū)。進(jìn)一步討論了動(dòng)葉區(qū)中間流動(dòng)面內(nèi)的總壓力分布。分析了在設(shè)計(jì)流量下動(dòng)葉區(qū)中流面內(nèi)的總壓分布。在谷底溫度變化過(guò)程中，引風(fēng)機(jī)通風(fēng)后谷底較低溫度是由于與冷空氣的密切接觸，提高了通風(fēng)冷卻效果。由于引風(fēng)機(jī)葉片壓力面所做的工作，壓力面上的總壓力明顯高于吸力面上的總壓力，總壓力沿動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)方向由壓力面逐漸下降到吸力面。總壓逐漸升高，但吸入面略有變化。這是因?yàn)楫?dāng)氣流通過(guò)葉柵時(shí)，從吸力面到相鄰葉片壓力面的離心力沿葉片高度逐漸增大。為了抵消離心力的影響，將葉片設(shè)計(jì)為扭曲葉片后，沿葉片高度方向產(chǎn)生橫向壓力梯度，使兩個(gè)力達(dá)到平衡，吸力面附近有一個(gè)負(fù)壓區(qū)。由于引風(fēng)機(jī)葉片的吸入面和壓力面之間的壓差較大，位于壓力側(cè)的流體通過(guò)葉尖間隙流向吸入面，導(dǎo)致葉尖間隙中的泄漏流。泄漏流與主流相互作用，產(chǎn)生較大的泄漏損失。