介紹了一套高負(fù)荷風(fēng)機(jī)的氣動設(shè)計過程，耐高溫軸流排風(fēng)機(jī)，包括參數(shù)選擇、葉片形狀優(yōu)化和三維葉片的設(shè)計思想。在此基礎(chǔ)上，完成了高負(fù)荷軸流風(fēng)機(jī)壓力比1.20的初步設(shè)計，負(fù)荷系數(shù)---0.83。其次，在初步設(shè)計方案中，通過對風(fēng)機(jī)靜葉多葉高處s1流面剖面的協(xié)調(diào)優(yōu)化，有效地減少了靜葉損失，提高了風(fēng)機(jī)的裕度。同時，采用三維葉片技術(shù)，提高了定子葉片的端部流動，提高了定子葉片端部區(qū)域的工作能力。風(fēng)機(jī)裕度由27.1%擴(kuò)大到48.8%。優(yōu)化葉頂間隙形狀可以有效地提高軸流風(fēng)機(jī)的性能。采用fluent軟件對ob-84動葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)在均勻和非均勻間隙下的性能進(jìn)行了數(shù)值模擬，討論了不同間隙形狀對泄漏流場和間隙損失分布的影響。結(jié)果表明，在平均葉頂間隙不變的前提下，錐形間隙風(fēng)機(jī)的總壓力和于均勻間隙風(fēng)機(jī)，區(qū)范圍擴(kuò)大，錐形間隙越大，性能---越---；錐形間隙改變了間隙內(nèi)渦量場的分布，減少了葉尖泄漏損失，高溫烘箱風(fēng)機(jī)，增強(qiáng)了風(fēng)機(jī)葉片上、中部的功能力。風(fēng)機(jī)的性能低于均勻間隙的性能。錐形葉片的葉尖間隙形狀可以作為提高風(fēng)機(jī)性能的重要手段。
不同風(fēng)機(jī)靜葉設(shè)計點90%葉片高度剖面上的壓力分布。從圖中不難看出，原型直葉片的進(jìn)口具有明顯的正攻角，端彎葉片的載荷由于分離流動而減小。由于受葉片端部彎曲的影響，三維葉片的攻角幾乎為零，并且由于端部流動的---，載荷甚至略高于原型直葉片。研究了不同靜葉對單級風(fēng)扇級性能的影響。風(fēng)機(jī)帶有三個不同定子葉片的單級風(fēng)扇級的效率特性。從風(fēng)機(jī)中不難看出，端部彎曲定子可以有效地提高裕度，但由于定子損耗的增加，級效率降低了1.39%。前緣彎曲引起的葉片反向彎曲效應(yīng)被葉片正向彎曲疊加所抵消。舞臺效率略有提高，高點提高0.26%。失速邊界越近，風(fēng)扇級效率越明顯。同時，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子出口頂部的靜壓力隨著定子葉片頂部的功能力的增加而降低如圖21所示，轉(zhuǎn)子葉片出口直徑上的靜壓力。在方向分布上，將定子出口處的背壓設(shè)置為接近失速的原型級工況，風(fēng)機(jī)，背壓為114451pa，風(fēng)機(jī)的失速裕度進(jìn)一步從27.1%擴(kuò)大到48.8%，推遲了葉尖泄漏引起的失速。
本文列舉了風(fēng)機(jī)靜音扇葉，說明了s1流面優(yōu)化設(shè)計在風(fēng)機(jī)詳細(xì)設(shè)計過程中的作用。根系頂部三個橫截面的流入條件不同，烘干機(jī)配套風(fēng)機(jī)，如表3所示。根部設(shè)計點的進(jìn)口氣流角較大，風(fēng)機(jī)工作范圍不同于其它兩段。由于轉(zhuǎn)子葉片泄漏流的影響，頂部馬赫數(shù)較小，工作范圍較大。采用多島遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，種群44，孤島7，代數(shù)7。三個截面共優(yōu)化了22個葉片型線參數(shù)，包括較大厚度位置、安裝角度、中弧控制點、吸入面控制點等。當(dāng)優(yōu)化后的葉片型線三維疊---，風(fēng)機(jī)葉片上半部分略微向后彎曲，可能導(dǎo)致優(yōu)化后的定子葉片損失增加。將優(yōu)化后的靜葉恢復(fù)到級環(huán)境中，得到了三維數(shù)值模擬結(jié)果。在設(shè)計點流量下，靜葉吸力面邊界層變薄，堵塞面積減小。計算了級間環(huán)境下兩葉型風(fēng)機(jī)特性線和兩定子葉片變攻角特性線。從圖17可以看出，定子葉片損失減小，裕度增大，這與不同截面的s1流面性能分析結(jié)果相似。但由于風(fēng)機(jī)氣流角的匹配問題，級效率沒有明顯提高，之間失速裕度由27.1%提高到34.9%。針對葉片高度方向的不均勻進(jìn)口流動情況，在詳細(xì)設(shè)計中采用了端部彎曲技術(shù)來匹配定、轉(zhuǎn)子葉片之間的流動角。
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