为提升斜流风机的气动性能,对斜流风机采用了倾斜导叶设计,并利用流体径向压力梯度对其壁面流体堆积的改善作用进行理论分析。对5种不同倾斜角度的斜流风机导叶进行了数值模拟研究,获得了斜流风机内部流场和气动性能曲线。并依据径向速度和轴向速度分布特征,从流体流通性和能量损失的角度分析了流场结构随导叶倾斜角度的变化规律,验证了理论分析结果。研究结果表明导叶倾斜引起的径向速度值越接近于0、分布越均匀,且端壁区轴向速度越高、低速区覆盖面积越小,越有利于提升斜流风机气动性能;导叶前倾可提升斜流风机全流量区间(0~1400 m3/h)的全压,其中,前倾20°时在设计工况(1200 m3/s)下提升全压效率约2%;后倾导叶作用相反。研究结果对于风机叶片改型设计的气动性能改善方法具有较好的指导意义。

为探究倾斜/弯曲导叶对涡轮气动性能及非定常性的影响，采用SAS SST方法求解N-S方程组，对不同倾斜/弯曲导叶构型的跨声速涡轮级进行全三维黏性非定常数值模拟.分析倾斜/弯曲导叶对涡轮级效率及效率波动的影响，以及对导叶和下游动叶总扰动强度、各阶谐频扰动强度的影响，结合时空图将扰动与流动现象进行关联，探究导叶构型影响涡轮非定常性的机理.结果表明:正倾斜和正弯曲导叶可以有效地提升涡轮级效率，并减小涡轮级效率波动水平，使得涡轮级运行更加平稳;跨声速涡轮转子叶片上主要气动扰动来源于导叶尾缘激波在下游转子叶片上移动及反射产生的压力扰动，倾斜/弯曲导叶可以有效降低转子叶片扰动强度;正倾斜导叶主要通过影响一阶谐频的扰动强度来降低转子叶根和叶尖的总扰动强度，但叶中区域扰动强度则通过降低二阶及更高阶谐频