為了探索大負荷大流量風機的關鍵氣動設計技術和內部流動機理，本文設計了一臺干燥機的風機，其壓力比為1.20，負荷系數為0.83。詳細研究了流量系數、反力等設計參數的影響規(guī)律，給出了相應的選擇原則。分析了葉片負荷調節(jié)、葉片彎曲和葉片端部彎曲對葉柵流動、級匹配和級性能的影響，給出了高負荷軸流風機三維葉片設計的基本原則。同時，開發(fā)了S1流面協同優(yōu)化方法，取得了較好的效果。降低了定子損耗，增大了風機裕度。在端部彎曲建模的基礎上，適當疊加葉片正彎曲建模，可以減小端部攻角，保證定子葉片和級間的有效流動。高壓風機的設計通常采用離心風機，但離心風機存在迎風面積大、流量小、效率低等缺點。針對大流量、高壓力比、率的設計要求，如何完成單級軸流設計成為研究的重點。長期以來，軸流風機的設計方法得到了發(fā)展。從孤立葉型法、葉柵法、降功率法到目前廣泛采用的準三維、全三維氣動設計方法，甚至到S1流面葉型優(yōu)化[6]、三維葉型優(yōu)化、干燥機的風機三維葉型技術，已經有了大量的研究工作。用于提高設計方法的準確性和快速性。以率、高負荷為設計目標，通過合理選擇總體參數，優(yōu)化了干燥機的風機流面葉片的初步設計和三維疊加，實現了軸流風機的氣動設計。

干燥機的風機四種不同結構尺寸的半圓形軸縫。模擬和試驗結果表明，軸向縫處理技術不僅能達到穩(wěn)定膨脹效果，而且能在設計速度下提率和壓力比。套管壁環(huán)對簡單干燥機的風機性能的影響。結果表明，環(huán)形結構能有效地削弱葉頂間隙渦，甚至抑制其產生，有效地提高了風機的總壓和效率。全冠、部分冠和加強型部分冠對干燥機的風機氣動性能的影響。結果表明，部分冠形能削弱泄漏流和二次流的強度，與全冠形相比，部分冠形的效率提高了0.6%。同時，反應性的大小意味著轉子和定子葉片需要達到的靜壓上升的大小。Satish Koyyalamudi和Nagpurwala[17]對離心式壓縮機的導葉進行了處理。結果表明，改進后的壓氣機峰值效率降低了0.8%~1%，失速裕度提高了18%，阻塞流量提高了9.5%。葉頂間隙形態(tài)的研究主要集中在離心式、軸流式壓縮機和渦輪上，而葉頂間隙形態(tài)對軸流風機特別是動葉可調軸流風機性能影響的研究相對較少?？紤]到優(yōu)化葉頂間隙形狀可以有效地提高風機的性能，對OB-84動葉可調軸流風機在均勻間隙、逐漸收縮和逐漸膨脹等六種非均勻間隙下的性能進行了三維數值模擬。比較了不同葉尖間隙形狀下的內部流動特性、總壓分布和葉輪作用力，分析了漸縮型和漸擴型。間隙對風機性能影響的內在機理。

干燥機的風機在0.05<r<0.4的范圍內，a的變化很小。當0.4<r<0.85時，_a逐漸增大，在85%葉高時達到較大值，說明該區(qū)域具有更大的機械能和更強的循環(huán)能力。與均勻間隙相比，方案2和方案6的葉尖間隙形狀在0<r<0.5時基本保持不變，說明葉尖間隙形狀的變化對葉片底部到中部沒有影響，但在方案2下，干燥機的風機葉尖間隙高于均勻間隙，而葉片TiP間隙小于均勻間隙。這是由于葉尖渦度強度增大，泄漏流減弱，葉片前緣渦度明顯增大和減小。由于葉尖泄漏流的存在，葉尖壓力比與氣流角（圖中灰色虛擬線圈所示的面積）之間存在一定的偏差，但通過三維CFD的修正，s2的設計趨勢預測了葉尖泄漏流對氣動參數徑向分布的影響。減輕了主流與泄漏流的相互作用，削弱了泄漏渦的強度，增強了葉片中上部的流動能力，增加了獲得的能量。在方案6中，在0.5<r<0.85的范圍內，均勻間隙也略有增大，但接近較大的速度明顯減小。這是由于葉尖渦度強度隨間隙的均勻變化而略有變化，對泄漏流影響不大，而葉尖前緣渦度強度顯著增大，導致葉尖a減小，總流量減小，能量降低，從而提高了風機效率。ENcy略有下降。也就是說，為了更直觀地反映干燥機的風機葉頂間隙形狀變化對葉頂附近速度場的影響，90%葉片高度截面的軸向速度分布如圖7所示。

在干燥機的風機葉片前緣形成了C形軸向速度分布，在翼型阻力的作用下，流入流的軸向速度減小，形成了一個低速區(qū)。吸入面沿轉子旋轉的相反方向形成橫向壓力梯度。根據機翼理論，通過吸力面的速度高于通過壓力面的速度，吸力面后緣形成高速區(qū)。進一步討論了動葉區(qū)中間流動面內的總壓力分布。分析了在設計流量下動葉區(qū)中流面內的總壓分布。模擬了三種干燥機的風機不同長度和初始位置的吸力面小翼葉柵的內部流場。由于干燥機的風機葉片壓力面所做的工作，壓力面上的總壓力明顯高于吸力面上的總壓力，總壓力沿動葉片旋轉方向由壓力面逐漸下降到吸力面?？倝褐饾u升高，但吸入面略有變化。這是因為當氣流通過葉柵時，從吸力面到相鄰葉片壓力面的離心力沿葉片高度逐漸增大。為了抵消離心力的影響，將葉片設計為扭曲葉片后，沿葉片高度方向產生橫向壓力梯度，使兩個力達到平衡，吸力面附近有一個負壓區(qū)。由于干燥機的風機葉片的吸入面和壓力面之間的壓差較大，位于壓力側的流體通過葉尖間隙流向吸入面，導致葉尖間隙中的泄漏流。泄漏流與主流相互作用，產生較大的泄漏損失。