摘要:目的 针对小型高压轴流风扇气动性能的优化设计,提出对进口导叶与动叶不同载荷分配进行研究,寻找合适的分配规律以达到气动性能优化的目的。 方法 根据进口导叶与动叶分配的不同载荷比,设计相应的进口导叶预旋角度、动叶安装角,利用 Pro-e 三维建模软件建立风扇模型,并通过数值模拟,采用 ICEM 进行网格划分,在Fluent 求解器中选择合适的控制方程与边界条件进行计算,对不同风扇模型的气动特性、压力分布、速度分布、湍动能分布及内部流场进行研究分析。 结果 在小型高压轴流风扇设计中,进口导叶因负偏转而承担的载荷不同,对风扇气动性能影响较大。 进口导叶气流预旋角在 30 ° ~50 °区间内变化时,在设计工况附近,进口导叶负预旋偏转角越小,即设计载荷比例越小,风扇整体压力系数则越高。 在设计运行工况点,5 种风扇模型的压力系数差异可达9. 54%,全压效率相差 2. 49%;当气流预旋角度大于 30 °时,即设计载荷比例 ξ 超过 32%时,高负荷轴流风扇压力系数从 0. 332 逐步下降到 0. 303,全压效率也呈下降趋势。 结论 当进口导叶气流预旋角度控制在 30 °以内时,叶片中后部压力梯度较小,圆周方向上的速度梯度减小,叶片尾缘处的附面层分离得到改善,气体流动平稳,降低了动叶进口的气流畸变,有效控制了进口导叶与动叶之间的流动损失。