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导叶数目减少时排风机效率明显高于导叶数目增加时的风机效率; 在导叶数目减少的方案中，在qv ＜ 87. 5 m3 /s 时全压全部高于原风机，在高于此流量时提升效果仅方案二比原风机效率稍高，其余方案略低于原风机，在设计流量82. 5 m3 /s 时，方案三的效率提升效果好，提升比例为0. 46 个百分点; 在流量低于设计流量时，方案四至六于原风机，高于设计流量时风机效率低于原风机，且随流量增大，效率下降速度加快。从性能比较上可以看出，方案三表现出优于原风机的性能，所以下文主要针对方案三和原风机进行流固耦合模拟研究。

排风机轴功率Psh定义为单位时间内原动机传递给风机轴上的能量，其大小可反映排风机的能耗。因此导叶数目改造对于经济性的影响可通过轴功率来考察，图5 为原风机和方案三轴功率比较。可以看出方案三比原风机轴功率有少许增加且变化不大，这也与方案三全压提升做功能力增强有密切关系。

排风机静力结构特性

在旋转机械中，叶片结构强度和振动直接关系到其安全运行，其取决于叶片表面的气动载荷和本身固有的力学性能。而仅对流体域进行研究还不能完全确定导叶数目变化是否对风机固体域产生影响，为此利用ANSYS Workbench 软件将流场压力数据加载到动叶片表面，对风机动叶进行了单向流固弱耦合，来研究导叶数目变动后动叶等效应力、总变形及振动的变化。

在矿井掘进巷道中，采用短距离通风时，工作面所需的风量和压力较小，因此减小叶片安装角度可有效降低风机的输出功率，节约能耗；在进行长距离通风时，所需的风量和压力为La。适当增排风机大叶片安装角度，可满足工作面高气压大流量的需要。为此，设计了叶片角度可调的对旋轴流风机叶轮结构。通过模态分析可以得到叶片的固有频率和振动模态，分析了叶片调节机构对叶轮机构振动特性的影响。本文的研究对象是叶片角度固定的叶轮和叶片角度可调的叶轮。两个叶轮的轴向间距为95mm，叶片数相等。个叶轮有14个叶片，第二个叶轮有10个叶片。排风机叶轮的外径约为800mm，轮毂比为0.60。两个叶轮均为反旋转结构，消除了中间和后部的固定导叶。两级叶轮以相同速度反向运动，在集热器前部形成较大的负压。外部空气通过集热器缓慢流入风道。在一级叶轮的旋转作用下，动能和压力势能增大，气流迅速流向二级叶轮，排风机的二级叶轮反向加速。能量，终空气通过扩散器顺利流出风管，这种结构可以实现风机的高风压、大流量、率、低噪声和运行。

通过对排风机设计参数和S2设计参数的多次迭代，得到了一个接近设计要求的初步三维设计方案。从表2可以看出，初步设计方案的气动参数与一维设计结果吻合较好。风机设计过程中一维参数的设计精度足以支持设计工作的进一步发展。表2显示了一维设计结果和初步设计的平均质量参数。由表2可以看出，单级风机平均半径处的负荷系数约为1.0，甚至高于普通航空发动机压气机的负荷系数。同时，单级风机的反应性略大于0.5，平均负荷分布在静、动叶片上，使排风机叶片展开中部的弯曲角度达到40度以上，扩压系数达到0.5以上。从出版的文献中不难找到。考虑到轴流风机制造成本的限制，扩压系数接近0.6，基本达到了无主动流量控制技术的亚音速轴流风机的设计极限。然而，在排风机设计结果与设计目标的压力比与效率之间仍存在一定的差距，需要进一步的详细设计来弥补。由于本文设计的单级风机的负荷比设计中采用的经验公式高，因此有必要对每排叶片的稠度和展弦比进行调整。初步设计方案如图所示。6和7，以及表3所示的气动性能，其中载荷系数由叶尖的切线速度定义。