葉頂間隙對(duì)軸流風(fēng)機(jī)性能影響的計(jì)算值r在-1,1范圍內(nèi)，r>0為正相關(guān)，r<0為負(fù)相關(guān)，r的值表示各變量之間的相關(guān)程度。一般認(rèn)為，當(dāng)r的值大于0.8時(shí)，兩個(gè)變量之間有很強(qiáng)的相關(guān)性。根據(jù)上述定義，分別討論了葉尖間隙對(duì)風(fēng)機(jī)效率和失速特性的影響，并驗(yàn)證了葉尖間隙與上述兩個(gè)性能參數(shù)的關(guān)系。比較了葉尖間隙對(duì)風(fēng)機(jī)效率和失速特性的影響，以及葉尖間隙與失速點(diǎn)偏差、效率偏差的關(guān)系。從表中可以看出，軸流風(fēng)機(jī)理論失速點(diǎn)與實(shí)際失速點(diǎn)的壓力偏差大，效率偏差也大。針對(duì)某660MW機(jī)組配套的兩級(jí)動(dòng)葉可調(diào)軸流一次風(fēng)機(jī)，借助Fluent進(jìn)行流體數(shù)值模擬，研究導(dǎo)葉數(shù)目改變對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響，并選出較優(yōu)方案三。為了定量研究葉頂間隙與壓力偏差、失速點(diǎn)效率偏差的關(guān)系，計(jì)算得到了葉頂間隙與壓力偏差、失速點(diǎn)效率偏差的相關(guān)系數(shù)：

（1）軸流風(fēng)機(jī)葉頂間隙與壓力偏差、失速點(diǎn)效率偏差的相關(guān)系數(shù)。失速點(diǎn)壓力偏差為-0.99，即葉尖間隙越大，失速點(diǎn)負(fù)壓偏差越大，實(shí)際失速線與理論失速線相對(duì)應(yīng)。線越向下偏離。

（2）軸流風(fēng)機(jī)葉尖間隙與效率偏差的相關(guān)系數(shù)為-0.93。葉尖間隙與效率也有很強(qiáng)的相關(guān)性。也就是說，葉尖間隙越大，負(fù)效率偏差越大。通過對(duì)相關(guān)系數(shù)的研究，可以發(fā)現(xiàn)葉尖間隙與失速點(diǎn)壓力偏差、效率偏差之間有很強(qiáng)的相關(guān)性。

將軸流風(fēng)機(jī)葉輪模型引入到ANSYS中。葉輪整體材料為Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，密度7850 kg/m3，彈性模量210 gpa，泊松比0.3。葉片角度可調(diào)的葉輪，輪轂和葉片調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，葉片采用尼龍66。該材料阻燃、防爆、耐磨、耐熱。它常被用作機(jī)械配件，而非有色金屬，作為機(jī)械外殼或發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。該材料的密度為1150 kg/m3，彈性模量為8.3gpa，泊松比為0.28。葉輪各部分采用可調(diào)葉片固定連接。在葉片角度可調(diào)的葉輪中，當(dāng)葉片臂與輪轂連接時(shí)，軸流風(fēng)機(jī)葉片臂可以旋轉(zhuǎn)和調(diào)整，即接觸面的法向可以分離，在切向上沒有相對(duì)滑動(dòng)。由于葉片的葉尖比整個(gè)葉輪機(jī)構(gòu)中的其他零件更容易變形，因此葉片嚙合時(shí)應(yīng)減小網(wǎng)格尺寸，輪轂零件在整個(gè)結(jié)構(gòu)中的變形較小?？紤]計(jì)算時(shí)間，可以適當(dāng)增大網(wǎng)格尺寸。在求解自由模態(tài)時(shí)，剛體有三個(gè)平移和三個(gè)旋轉(zhuǎn)，因此前六個(gè)頻率是系統(tǒng)的剛體模態(tài)。整個(gè)軸流風(fēng)機(jī)葉輪機(jī)構(gòu)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。風(fēng)機(jī)以額定功率運(yùn)行，風(fēng)機(jī)上安裝的三向加速度傳感器將測(cè)點(diǎn)處的振動(dòng)信號(hào)傳送給SCADAS多功能數(shù)據(jù)采集裝置。計(jì)算了兩個(gè)葉輪的前20個(gè)自由振型，并從中提取了前6個(gè)自由振型。

從軸流風(fēng)機(jī)不同位置和X、Y、Z三個(gè)方向的周向振動(dòng)來看，風(fēng)機(jī)下部固定在底座上，比其他三個(gè)周向位置振動(dòng)小。風(fēng)機(jī)頂部水平振動(dòng)最為嚴(yán)重，主要為1159.86赫茲和1351.40赫茲、1828.22赫茲等高頻振動(dòng)?？傮w而言，軸流風(fēng)機(jī)振動(dòng)主要是兩級(jí)葉輪葉片通過頻率與1159.86赫茲之和引起的，其次是高頻氣動(dòng)力引起的振動(dòng)和風(fēng)機(jī)基頻的倍頻。風(fēng)機(jī)振動(dòng)主要為1351.40赫茲、1640.75赫茲、189.91赫茲和238.82赫茲。風(fēng)扇基頻的第四個(gè)頻率189.91赫茲與風(fēng)扇罩的第五階固有頻率193.70赫茲相似。可能發(fā)生共振。應(yīng)通過優(yōu)化風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)來避免共振，以避免風(fēng)機(jī)的基頻和倍頻。穿孔模型的軸流風(fēng)機(jī)葉片穿孔主要包括孔徑、孔位分布、孔傾角等參數(shù)。

1）對(duì)軸流風(fēng)機(jī)機(jī)殼前六階固有頻率進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)。風(fēng)扇基頻的第四個(gè)頻率與外殼的第五個(gè)固有頻率相似。應(yīng)通過優(yōu)化風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)來避免共振。

2）風(fēng)機(jī)進(jìn)出口振動(dòng)較小，振動(dòng)頻率主要為風(fēng)機(jī)基頻及其倍頻。兩級(jí)葉輪和電機(jī)振動(dòng)較大，主要是由流場(chǎng)氣動(dòng)力引起的高頻寬帶振動(dòng)引起的。

3）由于風(fēng)機(jī)下部固定在底座上，產(chǎn)生的振動(dòng)小于周向位置。風(fēng)機(jī)頂部的水平振動(dòng)最為嚴(yán)重。可以考慮在頂部安裝一個(gè)減震器以減少振動(dòng)。