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轴流风机产生失速的机理分析
轴流风机在正常状态工况时，冲角很小（气流方向与叶片叶弦的夹角即为冲角），气流绕过机翼型叶片而保持流线状态，如图 1a 所示。当气流与叶片进口形成正冲角，即 α >0 ，并且这正冲角超过某一临界值时，叶片背面流动工况开始恶化，边界层受到破坏，在叶片背面尾端出现涡流区，这个就是“失速” 现象，如图 1b 所示。冲角大于临界值越多，失速现象越严重，流体的流动阻力越大，使叶道阻塞，同时轴流风机风压也随着迅速下降。
轴流风机的叶片在加工及安装过程中，由于各种原因使叶片不可能有完全相同的形状和安装角。因此，当运行工况变化而使流动方向发生偏离时，在各个叶片进口的冲角就不可能完全相同。如果某一叶片进口处的冲角达到临界值时，就首先在该叶片上发生失速，而不会所有叶片都同时发生失速。如图 2 中， u 是对应叶片上某点的周向速度； w 是气流对叶片的相对速度； α 为冲角。假设叶片 2 和 3 间的叶道 23 首先由于失速出现气流阻塞现象，叶道受堵塞后，通过的流量减少，在该叶道前形成低速停滞区，于是气流分流进入两侧通道 12 和 34 ，从而改变了原来的气流方向，使流入叶道 12 的气流冲角减小，而流入叶道 34 的冲角增大。可见，分流结果使叶道 12 绕流情况有所改善，失速的可能性减小，甚至消失；而叶道 34 内部却因冲角增大而促使发生失速，从而又形成堵塞，使相邻叶道发生失速。这种现象继续进行下去，使失速所造成的堵塞区沿着与叶轮旋转相反的方向推进，即产生所谓的 “ 旋转失速 ” 现象。轴流风机进入到不稳定工况区运行，叶轮内将产生一个到数个旋转失速区。叶片每经过一次失速区就会受到一次激振力的作用，从而可使叶片产生共振。此时，叶片的动应力增加，可能致使叶片断裂，造成重大设备损坏事故。
大型火电机组的送风机一般是定转速运行的，即叶片周向速度 u 是一定值 ，这样影响叶片冲角大小的因素就是气流速度与叶片开度角。如图 2 所示，可以看出：当叶片开度角 β 一定时，如果气流速度 c 越小时，冲角 α 就越大，产生失速的可能性也就越大。从图 2 还可以看出，当流速 c 一定时，如果叶片角度 β 减小，则冲角 α 也减小；当流速 c 很小时，只要叶片角度 β 很小，则冲角 α 也很小。因此，当风机刚启动或低负荷运行时，风机失速的可能性大大减小甚至消失。
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