随着掘进巷道开采深度增加,通风阻力不断增大,现有的矿用局部对旋风机无法长期处于设计工况下高效稳定的运行。风机处于非设计工况下,不仅会由于效率低下而造成电能浪费,还会威胁到井下生产安全。因此,设计一种新型的动叶可调对旋风机,并对其性能特性进行研究,对其在变化的通风条件下高效合理地运行有着重要意义。首先,本文提出了结合单电机外置对旋驱动方案以及基于光电控制的自发电式叶片角度调节装置的单电机外置对旋风机设计方案。利用ADAMS对叶片调节机构进行了动力学分析,得到了调节机构的叶片角度调节范围为0°~27°,调节过程中速度波动控制在了最小速度的4.52%以内,验证了调节机构稳定性及其动力源的合理性。结合Workbench对安装调节机构后的叶轮进行了模态分析,发现调节机构在轮毂中较为稳定,且各阶固有频率均避开了风机工作频率,验证了调节机构的安全性。为了研究单电机外置驱动方案的结构参数变化对风机性能的影响,利用CFD软件对单电机外置对旋风机和双电机内置FBD No8.0 2×55kW型风机的整机性能及其内部流动条件进行了数值仿真对比分析,并通过试验验证仿真的正确性。结果表明:单电机外置对旋风机虽由于结构较为紧凑使得风机内部气流稳定性受到了一定影响,但风机整体性能表现良好,其在不同叶轮转速下单电机外置风机的整机性能均优于FBD No8.0 2×55kW型风机。随着流量减小,两风机全压值和效率值差距均增大;随着转速的上升,两风机全压值差距增大,效率值差距减小。此外,为了研究动叶调节及变频调节对单电机外置对旋风机性能的影响,通过数值模拟的方法,在设计流量下对不同前级叶片安装角与两级转速匹配、不同后级叶片安装角与两级转速匹配以及设计流量下两级叶片安装角同时变化这三种情况分别对比分析了风机各项性能变化情况。最后,本文还以Fluent数值模拟结果为基础,以500m和1500m深度的巷道管网阻力作为长短距离通风代表,通过正交试验的方法探究了不同深度的管网阻力下叶片数、叶片安装角、叶轮转速三种因素对风机各项性能指标的影响,研究表明:不论是哪种巷道深度,两级叶轮转速的同时改变对风机整机流量、压力和轴功率的影响总是最大的,其次是单级叶片安装角,影响最小的是单级叶片数。两级转速的改变对风机效率影响是各因素中最低的,单级叶片安装角的改变对风机效率的影响最为显著。此外,还基于正交试验的结果,在500m和1500m深度的巷道环境下分别选出了风机效率表现最高的因素水平的搭配情况。