轴流通风机是主要用来抽吸、输送、提高气体能量的一种叶轮机械,广泛应用在石油化工行业领域,如催化裂化装置中的主风机、机械式通风塔以及油气集输等工艺流程中。本文研究的是某型号碳钢轴流通风机,该风机在实际工作中耗电量大、运行效率偏低,因此深入探究该轴流通风机的流场分布特性和性能曲线,以提高轴流风机的全压效率,为今后轴流通风机的性能优化提供理论参考依据。本文对轴流通风机进行数值模拟计算,探究轴流通风机内部流动特性及风机性能影响因素。分析不同叶片结构参数——叶片相对厚度、叶片安装倾角、叶顶间隙对轴流通风机内部流场及全压效率的影响,从而得出风机性能与各叶片参数的相关性。为了减少气流径向能量损失,并改善叶轮尾部脱涡对主流区的干扰,提升风机的风压和运行效率,在轴流通风机动叶片后构建导叶,并探究后置导叶对风机性能和全压效率的影响。经数值计算结果表明,风机叶片压力面呈正压,并在压力面叶顶前缘达到最大静压值。叶片吸力面呈负压状态,逐渐形成流动分离,由于叶片尾部对周边气流产生横向剪切力作用,因此存在叶轮尾迹脱涡现象,消耗气体动能,降低风机效率。轴流通风机叶轮相对厚度越大,叶轮前缘气流冲击损失越低,叶轮吸力面流动分离现象得以改善,风机全压和全压效率增大。叶片安装角越大,叶轮周向载荷越低,并改善叶轮尾迹脱涡现象,提高风机全压和效率。叶顶间隙越小,叶轮压力面静压分布越合理,叶轮做功均匀,且叶顶泄流越小,叶顶位置处湍流强度低,流动相对稳定,风机全压和全压效率得到提升。设计流量18000m~3/h下,对比风机相对厚度为20%、30%、40%、50%的四组叶片,其中40%的风机性能最佳,较优化前全压效率提高了3.05个百分点;安装角度为6度、8度、10度、12度四组叶片,12度的叶片安装角风机性能最优,较优化前全压效率提高了2.2个百分点;叶顶间隙5mm、10mm、15mm、20mm四组叶片,5mm的叶顶间隙风机性能最优,较优化前全压效率提高3.75个百分点。后置导叶能够减少气流径向能量损失,并改善叶轮尾部脱涡流对主流区域的干扰,提升轴流风机全压和全压效率,与无后置导叶风机相比,风机全压提高12.82Pa,全压效率提升5.73个百分点。因此,通过对轴流通风机内部流场分析,探究不同叶片结构参数及后置导叶对风机性能的影响,为今后轴流通风机的叶片设计和性能优化提供了有价值的参考。