随着对煤矿主通风机设备在工况范围和运行稳定性、安全性方面要求的不断提高,矿用对旋主通风机在小流量工况下运行时的气动不稳定性问题也越来越突出,当进口畸变等某些因素导致风机运行在近失速工况时,就可能造成叶片裂纹甚至折断等重大安全事故,给整个矿井带来严重后果。如果不对此进行深入细致的研究,将无法保证风机运行的稳定性和安全性,也不能满足当前智能化矿山建设的需要。因此,本文在系统地总结和借鉴国内外在航空发动机及相关领域已有研究成果的基础上,开展进气畸变条件下矿用对旋主通风机失速起始机理及其传播与发展规律研究,不仅可为矿用主通风机运行中的失速预报(避免发生失速)和实施主动控制提供理论依据,而且可为在设计阶段提高风机的气动稳定性奠定理论基础,因而具有重要的理论意义和工程应用价值。本文以一台压入式矿用对旋主通风机为研究对象,首先数值分析了3种进气条件(无畸变进口、弯管进口畸变、复杂进口畸变)下对旋通风机内部非定常流动特征及其特性。然后重点针对无畸变进口和复杂进口畸变两种进气条件下,将DES(分离涡模拟)技术和出口节流阀模型应用于对旋风机全流道内非定常流动的数值模拟。基于数值模拟结果的分析,获得了小流量近失速工况下,对旋风机失速起始扰动的首发位置、扰动类型;根据流场的非定常变化特征,揭示了不同进气条件下失速起始扰动的产生机理及其传播与发展规律;在进气畸变条件下,模拟了两级叶轮叶顶间隙泄漏流动的动态变化过程,探讨了对旋叶轮对失速扰动向下游传播的抑制能力;考察了失速涡团的发展对对旋风机径向和轴向流场的影响。研究结果表明,在两种进气条件下,对旋风机两级叶轮失速起始扰动均发生在叶顶区域,在无畸变进口条件下,失速起始扰动首先发生在前级叶轮内,而在复杂进口畸变条件下,后级叶轮中首先发生失速起始扰动;前级叶轮失速起始扰动类型为“突尖型”,失速起始扰动伴随着“前缘溢流”与“尾迹反流”现象的产生而出现,后级叶轮失速起始扰动类型为“突尖型”;后级叶轮叶根处虽然在失速起始阶段也存在低速扰动区,但是此处扰动与叶顶区扰动是各自独立形成的,最终两者在叶片吸力面的尾缘附近融合并发展。在所考察的无畸变进口和复杂进口畸变两种进气条件下,尽管对旋风机失速起始扰动的产生与发展规律在某种程度上是相似的,但是失速起始扰动在两级叶轮中出现的先后顺序以及失速涡团对对旋风机内部流场的影响程度与范围方面则存在差异。与无畸变进口条件相比,复杂畸变进口条件下对旋风机失速起始扰动的发生有所提前,叶片通道内的涡核尺寸更大,分布范围也更广,失速涡团对对旋风机径向与轴向流场的影响更显著,气流脉动也更强。