为了设计出高效的离心叶轮 , 科研工作者们从各种角度来研究气体在叶轮内的流动规律 , 寻求最佳的叶轮设计方法。最早使用的是一元设计方法，通过大量的统计数据和一定的理论分析，获得离心通风设备各个关键截面气动和结构参数的选择规律。在一元方法使用的初期，可以简单地通过对风机各个关键截面的平均速度计算，确定离心叶轮和蜗壳的关键参数，而且一般叶片型线采用简单的单圆弧成型。这种方法非常粗糙，设计的负压风机性能需要设计人员有非常丰富的经验，有时可以获得性能不错的风机，但是，大部分情况下，设计的通风设备效率低下。为了改进，研究人员对叶轮轮盖的子午面型线采用过流断面的概念进行设计，如此设计出来的离心叶轮的轮盖为两段或多段圆弧，这种方法设计的叶轮虽然比前一种一元设计方法效率略有提高，但是该方法设计的负压风机轮盖加工难度大，成本高，很难用于大型风机和非标风机的生产。
另外一个重要方面就是改进叶片设计，对于二元叶片的改进方法主要为采用等减速方法和等扩张度方法等，还有 采用给定叶轮内相对速度 W 沿平均流线 m 分布的方法。 等减速方法 从损失的角度考虑， 气流相对速度在叶轮流道内的流动过程中以同一速率均匀变化，能减少流动损失， 进而 提高叶轮效率 ；等扩张度方法是为了避免局部地区过大的扩张角而提出的方法。
给定的叶轮内相对速度 W 沿平均流线 m 的分布是通过控制相对平均流速沿流线 m 的变化规律，通过简单几何关系，就可以得到叶片型线沿半径的分布。以上方法虽然简单，但也需要比较复杂的数值计算。
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