当P＝0.15～0.25或ns＝20.8～32.5时，可以采用叶轮加后导叶的级； 当P＞0.25或ns＝14.5～20.8时，可以采用前导叶加叶轮加后导叶的级； 至于多级通风机的级数i,可以参考下式确定： i?P 2P?ut式中ut――叶轮外缘圆周速度，应根据叶片强度及噪音条件选取； P――压力系数，随所采用的级的方案而定。 1.2.4儒可夫斯基升力定理 bc 实验证明当实际流体流过叶型时，由于叶型表面存在着附面层，当气流绕c点流向b点时，存在剧烈的扩压，产生附面层分离，形成漩涡，称为启动涡。由于启动涡的产生在叶型周围便产生了一个大小相等，方向相反的环流。因此实际气流绕叶型的流动，可以看成是理想流体绕叶型的流动与叶型的纯环流流动的叠加。 叠加的结果改变了叶片表面的速度分布，使叶型上表面的速度增加，下表面的速度减小，因而产生了一个向上的升力。儒可夫斯基证明当密度为??的气体以速度c?流过叶型时，作用在单位长度叶型的升力为：
P???c?? 式中 Γ――绕叶型的环量
升力P的方向可以用如下方法来判定，即：把来流速度矢量的方向反着环量Γ的方向旋转90。。
在李庆宜主编的《通风机》一书中还给出了当气流流过叶栅时作用在叶栅叶型上的升力大小的推导过程。此文仅给出推导结果：P???wm
式中 wm为通风机气流平均相对速度
详细推导过程见《通风机》一书，此处不再予以推导。 1.2.5叶型和叶栅的空气动力特性 当实际流体经过叶型时对叶型除了产生升力外，还会有阻力的存在 所谓空气动力特性就是指升力和阻力的特性。PyεPαw∞Px
升力和阻力通常用实验法求得。为了实验和分析方便起见，作用在单位长度叶片上的气动力常表示为： 升力 Py?cy阻力 Px?cx式中 b――叶型弦长； cy――叶型升力系数； cx――叶型阻力系数；
cy 和cx是用来比较叶型好坏的标准，它们反映了同类叶型的的共同特性。在一定的冲角下，cy 和cx仅与叶型参数有关。对于一定的叶型来说，cy和cx是冲角α的函数。下图画出了cy和 cx的实验曲线。 当气流流过叶栅时，与孤立CyCxCy?22w?b 2w?b
?2叶型相似，其升力和阻力可通过实验方法表示成下列形αCx0式：
Py?c'y?22wmb Px?c'x?22wmb 式中 c'y和 c'x ――分别为叶栅叶型的升力和阻力系数； wm――来流的平均相对速度。
1.2.6 叶栅气动力基本方程
一、不考虑叶型摩擦阻力的计算公式
c'yb=
4?Pt
??wmz该式即为理想不可压缩流体绕流叶栅的基本公式。 式中 Pt――气流获得的理论全压
ω――叶轮的角速度 z――叶片数
二、考虑叶型摩擦阻力的计算公式?
实际气体绕流叶栅时，在风机内部存在着各种损失，如摩擦损失，局部损失和内泄漏损失等。可用全压效率来考虑它们。因此其公式为
c'yb=
式中 P――通风机全压
4?P?z?wm?
η――通风机全压效率
在考虑实际气体绕流叶栅时，还可以用另一种方法加以处理得：
b?w2sin2?m c'y =·u
twzsin(?m??) 式中 t――栅距
βm―― 气流平均相对速度的方向角
ε――P与Py之间的夹角，它的值与叶栅效率有关，一般为 3~5度 Δwu――扭速
wz――气流相对沿风机轴线方向的分量 1.2.7 沿叶高气流参数的变化
实际上，轴流通风机沿叶片高度方向上任意半径处的基元级的气体流动情况是各不相同的。但它们之间有一定的规律，即：当气流旋绕半径有变化时，其压力也变化，沿径向气体压力的变化应与其离心力相平衡。这种变化规律即所谓的径向平衡条件。由此可以推导出气流沿叶高方向各基元级的速度与压力的变化关系：
1dP1?1d(rcu)2dcz2? ??2??
?dr2?rdrdr?式中 r 为任意半径；
cu、cz 分别为气流绝对速度沿叶轮圆周和半径方向的分量 轴流通风机中用的最多的是气流沿叶片高度有： P=Const (常数)；cz=Const (常数) 由上式可得：
rcu=Const （**）
于是气体速度三角形沿叶高方向的变化完全确定。满足（**）式的级称为等环量级。在轴流式通风机的设计中满足（**）式的设计称为等环量设计;满足 t 的设计称为变环量设计。其中一般取 α＝0～1。 ?cur??Cons下面简单的给出等环量级的气流参数变化,在实际研究中通常以平均半径处的参数为基础。
一、扭速沿半径的变化
因 r?wu?r?cu?rc2u?rc1u?Con s t 故 r?wu?rm?wum
?wu?rm?wum r式中 ?wum――平均半径处的扭速
二、气流速度沿半径的变化
trc1u?Const ； c1z?Cons trc2u?Const ； c1z?Cons 三、cyb沿半径的变化 t 由气动力基本方程式知： cyb=
4?P?z?wm? 将z=
?D2u, ω=代入得： tD cy·
1.2.8 叶片设计中的环量选择
2Pb= t??wmu通风机的叶片设计有：等环量设计和变环量设计两种设计方法。通风机设计中采用较多的是等环量设计，但有时又需要采用变环量设计。
变环量设计的好处是能够增大叶片的强度，减小由于叶片振动带来的噪声，从而延长风机的寿命。但这种设计方法比较复杂。对于设计中环量的选择可以参照下列原则：
当轮毂比ν（＝d/D）较大，叶片较短或压头较低时，可采用等环量设计； 当轮毂比ν（＝d/D）较小，叶片很长或压头很大时，由于按等环量设计的叶片通常相对扭角太大，加工比较困难，性能也很难保证。这时必须采用变环量设计。
1.2.9通风机的效率
由于通风机在运行过程中不可避免的存在着各种损失，像叶型损失、二次流损失、环面损失等。这就出现了风机的效率问题。
目前，国内外对于对旋式轴流风机的效率，只是定性的分析，然后通过实验的方法测定出来。目前国际上还没有任何的精确的定量公式可以照搬，在本设计中拟采用前苏联中央流体力学研究所的经验公式，此公式已经过指导老师多年从事风机设计工作的验证误差较小比较实用。公式如下：
cz(1?ucz2?(?cu2)2)/(sin?sin(???))
mm2wm??1??'式中 ?'?0.018(1?cy)?0.04?t
D(1?d)cy u――基元级圆周速度，单位m/s D――叶轮外径 ，单位m d?d，d 为叶轮轮毂直径， 单位m D在实际设计计算中常用中间基元级的效率代表整个叶片的效率中间基元级
(D2?d2)/2半径 rm?
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风机基本知识和基本理论
