作为典型的旋转机械,轴流吹风机由于具有风量大、结构尺寸小、通风效果好、效率高和节能等优点而被广泛应用于森林火灾扑救、园林枯枝落叶清扫、尘土碎石清扫、积雪清扫作等领域,在我国林业作业中发挥了重要的作用。但由于轴流吹风机工作环境特殊且内部包含复杂的三维流动,尤其在偏工况运行时,流道中产生旋转失速,对风机的稳定运行产生了严重的影响,无法满足多种工作条件下的高效率、低噪声和稳定运行的要求。因此,研究轴流吹风机的内部流动特性,尤其是非稳态特性对于提升性能、增强稳定性具有重要的意义。本文通过设计理论分析、试验研究、定常数值模拟和非定常数值模拟,对导叶式轴流风吹风机设计理论及内部不稳定流动特性等进行了系统研究。主要研究工作和创新点有:（1）基于孤立翼型空气特性和儒可夫斯基定律,介绍了等环量流型下气流参数沿径向的变化规律,设计研制了一种小型二冲程汽油机驱动的导叶式轴流吹风机,搭建了轴流风机性能试验台,通过9次正交试验获得了叶轮叶片数和叶片安装角对性能的影响关系。进行额定工况下叶片数和叶片安装角对全压及效率影响的方差分析,得出叶片安装角对风机性能有显著影响,叶片数对风机性能没有显著影响,结合叶片数和叶片安装角两参数对全压和效率交互作用图,得出叶片数为9、叶片安装角63.5°方案为最优方案。（2）建了轴流风机的全通道数值计算模型,通过对不同叶片安装角下轴流风机进行全工况定常数值模拟,获得叶轮和导叶流域内不同流动参数的分布状态,结果表明,额定工况下,随着叶片安装角的增加,叶片吸力面负压增加,风机全压增加。导叶和叶轮的匹配影响动压和静压的转换,叶片安装角为59.5°时,导叶流域静压最大,动静压转化效率高。叶片安装角对叶轮和导叶交界处的湍动能影响明显,安装角的增加导致导叶入口处湍动能增大,能量损耗增加。通过叶轮空间流线研究发现,随着安装角的变化叶顶泄漏涡的结构呈现明显的空间结构差异,大流量工况下,采用小安装角,叶顶泄漏涡被叶片顶端切割为两部分,大安装角在叶片背面只有一整条泄漏涡结构。失速工况下,三种安装角均形成一段回流的流动结构,使得入口的湍动能增加。（3）对不同安装角对压力脉动、径向力和气动噪声的影响进行研究。压力脉动研究表明,各流道压力脉动频谱量均集中在叶轮转动频率,设计工况下随着叶片安装角的增加,转频处的频谱能量增强,频谱场中增加更多谐频分量,在失速工况下增加更为明显。径向力研究表明,转子所受的径向力周期与定子的叶片数相关,在设计工况和失速工况,转子所受径向力的平均值随叶片安装角的增加而增加。气动噪声研究表明,随安装角的增加,进口处声压强度高振荡区的范围变窄。叶片安装角的增加,其噪声能量在设计工况下也同时增加,但叶片安装角的变化对失速工况下轴流风机的噪声能量影响并不大。（4）对风机非均匀流动特性和旋转失速特性进行研究。研究表明,失速工况下转子区域呈现明显的非均匀分布特性,风机进流面流动特性与转子区域内流特性保持较好的一致性,进流面低速区对应叶轮失速流道,进流面高速区对应叶轮稳态流道。研究失速产生及发展过程表明,驼峰点右侧,轴流风机只受模态波的干扰,在驼峰点,尖峰波取代模态波成为主干扰。驼峰点左侧,尖峰扰动幅值逐步减小衰减,演变成周期性大范围振荡。尖峰出现后,转子的不同截面呈现不同程度的速度衰减,从入口到出口,经向速度衰减的跨距位置减小,在进气道表面,失速扰动效应主要集中在边缘区域,而在出口表面,速度在0.34span处衰减。在驼峰点,经历尖峰后,分流路径的入射角逐渐上升,超过临界值,并在进气表面的边缘区域逐渐形成低速逆流,入射角模式和畸变流入模式随失速涡周向传播。