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为了探索大负荷大流量风机的关键气动设计技术和内部流动机理，本文设计了一台高温烘干风机，其压力比为1.20，负荷系数为0.83。从出口段附面层的边界形状可以看出，复合三维叶片试图使叶片的径向附面层均匀化，消除了叶片角部区域的低能流体积聚，对提高叶片边缘起到了明显的作用。详细研究了流量系数、反力等设计参数的影响规律，给出了相应的选择原则。分析了叶片负荷调节、叶片弯曲和叶片端部弯曲对叶栅流动、级匹配和级性能的影响，给出了高负荷轴流风机三维叶片设计的基本原则。同时，开发了S1流面协同优化方法，取得了较好的效果。降低了定子损耗，增大了风机裕度。高压风机的设计通常采用离心风机，但离心风机存在迎风面积大、流量小、效率低等缺点。针对大流量、高压力比、率的设计要求，如何完成单级轴流设计成为研究的***。长期以来，轴流风机的设计方法得到了发展。从孤立叶型法、叶栅法、降功率法到目前广泛采用的准三维、全三维气动设计方法，甚至到S1流面叶型优化[6]、三维叶型优化、高温烘干风机三维叶型技术，已经有了大量的研究工作。用于提高设计方法的准确性和快速性。以率、高负荷为设计目标，通过合理选择总体参数，优化了高温烘干风机流面叶片的初步设计和三维叠加，实现了轴流风机的气动设计。

介绍了一套高负荷高温烘干风机的气动设计过程，包括参数选择、叶片形状优化和三维叶片的设计思想。针对叶片高度方向的不均匀进口流动情况，在详细设计中采用了端部弯曲技术来匹配定、转子叶片之间的流动角。在此基础上，完成了高负荷轴流风机压力比1.20的初步设计，负荷系数高达0.83。其次，在初步设计方案中，通过对高温烘干风机静叶多叶高处S1流面剖面的协调优化，有效地减少了静叶损失，提高了风机的裕度。同时，采用三维叶片技术，提高了定子叶片的端部流动，提高了定子叶片端部区域的工作能力。风机裕度由27.1%扩大到48.8%。优化叶顶间隙形状可以有效地提高轴流风机的性能。采用FLUENT软件对OB-84动叶可调轴流风机在均匀和非均匀间隙下的性能进行了数值模拟，讨论了不同间隙形状对泄漏流场和间隙损失分布的影响。结果表明，在平均叶顶间隙不变的前提下，锥形间隙风机的总压力和于均匀间隙风机，区范围扩大，锥形间隙越大，性能改善越显著；锥形间隙改变了间隙内涡量场的分布，减少了叶尖泄漏损失，增强了高温烘干风机叶片上、中部的功能力。风机的性能低于均匀间隙的性能。锥形叶片的叶尖间隙形状可以作为提高风机性能的重要手段。

GAMBIT软件用于高温烘干风机模型建立和网格生成。从图中不难看出，原型直叶片的进口具有明显的正攻角，端弯叶片的载荷由于分离流动而减小。考虑到高温烘干风机叶片翼型结构的复杂性和顶部区域的三维流动，首先选择三角形网格划分叶片顶部，并利用尺寸函数对网格进行细化，以保证高温烘干风机网格质量。其它区域的网格划分为动叶区域网格作为参考，采用结构化/非结构化混合网格。为了保证精度和网格***性，对原风机在216万、245万、286万和337万网格条件下的性能进行了模拟。结果表明，随着网格数量的增加，总压和效率逐渐接近样本值，337万和286万网格的总压和效率偏差分别为0.085%和0.024%。综合模拟精度和网格数确定了所用的总网格数。这个数字是286万。其中动叶面积198万片，集热器、导叶面积和扩压管网格数分别为30万片、26万片和32万片。在模拟叶尖间隙形状的变化之前，将原始风扇的模拟结果与参考文献中的高温烘干风机性能进行了比较。结果表明，在33.31-46.63m3_s-1流量范围内，总压和效率的平均相对误差分别为3.0%和1.5%，表明结果能够反映风机的实际性能。

在高温烘干风机叶片前缘形成了C形轴向速度分布，在翼型阻力的作用下，流入流的轴向速度减小，形成了一个低速区。轴向速度分布可以反映转子叶片流道内的流动能力和分离尾迹区的特征。吸入面沿转子旋转的相反方向形成横向压力梯度。根据机翼理论，通过吸力面的速度高于通过压力面的速度，吸力面后缘形成高速区。进一步讨论了动叶区中间流动面内的总压力分布。分析了在设计流量下动叶区中流面内的总压分布。由于高温烘干风机叶片压力面所做的工作，压力面上的总压力明显高于吸力面上的总压力，总压力沿动叶片旋转方向由压力面逐渐下降到吸力面。总压逐渐升高，但吸入面略有变化。这是因为当气流通过叶栅时，从吸力面到相邻叶片压力面的离心力沿叶片高度逐渐增大。为了抵消离心力的影响，将叶片设计为扭曲叶片后，沿叶片高度方向产生横向压力梯度，使两个力达到平衡，吸力面附近有一个负压区。由于高温烘干风机叶片的吸入面和压力面之间的压差较大，位于压力侧的流体通过叶尖间隙流向吸入面，导致叶尖间隙中的泄漏流。泄漏流与主流相互作用，产生较大的泄漏损失。