为提高传统轴流风机气动性能,扩大其有效工作区间,以某轴流风机为研究对象,采用数值模拟与试验相结合方式,通过单因素分析和响应面分析方法,研究导叶圆弧半径、圆弧角度、切角对风机性能和流场的影响。结果表明导叶圆弧半径、圆弧角度、切角的较优区间分别为1500~2300 mm、35°~45°、0°~14°;在最大体积流量下,随着圆弧半径和圆弧角度的增大以及切角的减小,全压和全压效率逐渐增大;在体积流量为70 m3/s和50 m3/s下,随着圆弧半径和圆弧角度的减小以及切角的增大,全压和全压效率逐渐增大;通过响应面分析,当圆弧半径为1940 mm、圆弧角度为35°、切角为14°时,风机性能取得最优。经数值模拟验证,相比原型风机,优化后风机全压提高5.3%左右,全压效率提高4.8%左右。

给出了轴流风机薄板叶型的三种解析设计方法，并对所设计叶型的气动性能作了比较。结果表明：型面曲率连续的叶型的气动性能是基本相同的；双圆弧叶型容易出现分离流动；单圆弧叶型气动性能可以代表具有连续曲率的一族叶型的气动性能。它构造方法简单，适用于薄板叶型设计。

将粒子图像测速技术(PIV,ParticleImageVelocimeter)应用到低速轴流通风机实验台上,在设计工况下对轴流通风机转子叶顶区域的瞬态速度场进行了实验测量。测量得到了三个不同周向位置下的涡量图和速度矢量图,并观测到了叶顶泄漏涡的涡旋结构。重点研究了叶顶泄漏涡位置的不稳定性和锁相平均后的叶顶泄漏涡涡心的轨迹,并将实验结果与原有模型进行了比较。结果表明叶顶泄漏涡涡心的运行轨迹与现有模型得出的估算公式的计算结果接近,基本吻合。

当前介绍轴流风机的系统理论和设计方法的资料还十分缺乏,实验结果和数据也很少,还存在运行效率低、噪声偏高、结构振动等问题。针对这种情况,对轴流风机进行理论仿真与实验研究,提高其产品的设计品质与运行效率,改进轴流风机的性能。

风力灭火机作为扑灭森林火灾的常用消防设备,由于采用离心风机,存在出口风速小、射流距离短等问题,轴流风机可以在一定程度上克服离心风机带来的难题。本文采用轴流风机研究发现,叶根安装角和角度差的适当增大有助于提高风机的出口风速和射流距离。通过优化所得叶根安装角为38.94°,叶顶安装角为35.7°时,轴流风机的气动性能最佳,出口风速和射流距离分别提升4.65%和15.6%,为轴流式风力灭火机的研发使用提供依据。

分析了轴流风机在批量生产时出现静压效率下降和风机静压降低的原因,提出了诸如调整叶轮与风筒间隙、改进制造工艺等一系列合理的措施,保证了该类风机静压效率及风机静压达到样机水平,并确保风机性能稳定。

针对一般情况下叶轮机械的非定常气流运动,特别是风扇的气动声学,文中测定轴流风机的气动声学特性和上游环境对其影响.在对叶轮机械各种噪声来源进行分析之后,研究了抽吸速度场的扰动所带来的影响,因此分析进气总管轮廓优化前后对轴流风机入口的影响.结果表明,噪声特别是宽带噪声产生于上游气流湍流水平的提高.

为了节约生产成本,利用原有的叶片模具,通过直接对原风机叶片顶部切割的方法,达到减小风量的目的。在已知原有风机的特性参数及扭曲规律的情况下,本文通过积分法推导出切割前后的风机全压间的关系式,从而可以根据所需的全压大小找到合适的切割量。本文还对三种特殊扭曲规律的叶片进行了全压分析,总结出了这些特殊情况下的全压沿叶高的变化情况。

结合新疆玛纳斯电厂三期工程2×300MW机组的轴流引风机，应用商业软件MATLAB对风机性能曲线数据化，并对其按最佳参数组合与等参数两种运行方式的经济性进行了研究。结果表明，当比压能不变时，两种运行方式的功耗差异随流量的增大而增大，在低比压能时，最大差异可达5．4％，这种差异随着比压能的提高而减小，在达到高效率点附近，两者功耗趋于一致。对于在低比压能状态下运行的机组，如果采用最佳参数组合运行方式，可望实现节能。

介绍了激光相位多普勒测速（PDA）技术在轴流风机动叶内部流场测量中的应用，对于影响测量精度和效率的几个关键问题，如测量窗口的形式的选择、散射粒子的选择、散射粒子加入方式的选择、测量盲区的克服、流动噪音的处理等，进行了分析讨论。结合实践经验提出了一些切实可行的解决办法并得到了较好的测量结果。