1 气动设计分析

根据 Eck 理论[1]、风机气动设计[2-3]、整机流场数值模拟[3-4] 、变工况性能数值预估[5]以及小比转速设计流量的选择[6-7] 等经验，认为用户设计要求会带来以下几个需要解决的问题。

( 1 ) 特高比转速带来的特大流量、低全压使叶轮进口直径和宽度增大、叶轮通道变短，这样进风口出口段、叶轮进口段和叶轮内流动扩压增大，同时也使蜗壳螺旋角和宽度增大，不仅使蜗壳流道内的扩压增大，扩压引起分离，会大大降低叶轮效率，也使蜗壳和进风口损失增大，很难有好的风机性能。同时，由于分离流严重，必须采用 RNG 湍流模式数值模拟，即使这样，性能预估的精度也大为下降，增加了气动设计和优化的困难。

( 2 ) 对于高比转速风机，如采用用户要求的设计流量进行设计，设计工况的效率不是最高，最高效率点的流量比设计流量低，变工况曲线向小流量偏移，大流量性能差，所以需要提高设计流量来进行气动设计，我们称它为选择流量设计，选择流量设计的好处是比一般按用户设计流量设计可增多叶轮进口直径和叶片出口角 2 个优化参数。对于特高比转速风机带来的这种性能曲线偏移更大，但缺乏这种选择流量设计的经验，数值模拟精度又不够，不仅增加气动设计和优化的难度，也特别需要性能试验来提供数据。

( 3 ) 3-108 风机设计中，需要的几个重要的经验设计参数如进口加速系数、进口角、叶轮进出口宽度比、叶轮前盘、进风口圆弧和蜗壳螺旋角等会有很大不同，特别是进口加速系数会很小，但我们缺乏特大比转速风机的设计经验，不敢冒然使用，但又必须开创先例，否则就没有特色。

2 　首轮 3-108 № 8 样机设计和试验

首先确定选择的设计流量和全压。参考 4-73 改型的选择流量和用户设计流量比值，考虑到 4-73 改型的预估全压和试验全压的差别，通过选择 3 个设计流量 29500m3 /h 、 31500m3 /h 和 32500m3 /h ，对应不同的全压，经过多次整机变工况性能数值预估，最终确定首轮选择设计流量为 31500m3 /h ，选择全压为 1420Pa 进行气动设计，这样其变工况性能数值预估得到的最佳效率点接近厂方设计工况流量，且其数值预估全压能达到厂方要求的全压。

3 　第二轮 3-108 № 8 样机设计和试验

第二轮样机设计改进方向：利用选择流量设计在满足用户设计流量时的全压要求下尽量提高效率，并使大流量区性能曲线比较平坦，用户设计风机气动设计流量点的效率尽量接近最佳效率。