高溫烘箱風機初步設計完成后，本文的氣動設計流程在初步設計中進一步優(yōu)化了S1流面上葉片和葉片的三維疊加，從而完成了詳細的氣動設計，達到了設計目標。除求解三維流場的N-S方程外，其余部分由氣動中心自己的程序完成，保證了過程的平穩(wěn)、快速。流量系數(shù)的選擇通過改變速度三角形的軸向速度來影響轉子和定高溫烘箱風機葉片的擴散系數(shù)。隨著流量系數(shù)的增大，定、轉子葉片的擴散系數(shù)均減小。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。本文的初步設計方案設置為圖3中箭頭所示的方案，限制為0.55。同時，高溫烘箱風機的流量系數(shù)的選擇對級效率有影響：級效率隨動、靜葉進口馬赫數(shù)的增加而降低；級效率隨流量系數(shù)的增加而降低，執(zhí)行機構葉片損失隨T進口載荷的增加而增加。轉子和定子葉片，而轉子葉片進口馬赫數(shù)略有增加，導致級效率提高；定子進口馬赫數(shù)隨反應性降低而增加，導致定子損失增加。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。隨著反應性的增加，動葉擴壓系數(shù)增大，靜葉擴壓系數(shù)隨反應性的減小而增大。本文選取一定的反應性使轉子和定子葉片的擴散系數(shù)基本相同。

本文列舉了高溫烘箱風機靜音扇葉，說明了S1流面優(yōu)化設計在風機詳細設計過程中的作用。根系頂部三個橫截面的流入條件不同，如表3所示。根部設計點的進口氣流角較大，高溫烘箱風機工作范圍不同于其它兩段。由于轉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。當優(yōu)化后的葉片型線三維疊加時，高溫烘箱風機葉片上半部分略微向后彎曲，可能導致優(yōu)化后的定子葉片損失增加。將優(yōu)化后的靜葉恢復到級環(huán)境中，得到了三維數(shù)值模擬結果。在設計點流量下，靜葉吸力面邊界層變薄，堵塞面積減小。計算了級間環(huán)境下兩葉型風機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流面性能分析結果相似。但由于高溫烘箱風機氣流角的匹配問題，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口流動情況，在詳細設計中采用了端部彎曲技術來匹配定、轉子葉片之間的流動角。同時，高溫烘箱風機設計點的氣動性能滿足一定要求，否則，可以以罰函數(shù)的形式盡快完成葉型的氣動分析，提高優(yōu)化過程的快速性。

當高溫烘箱風機葉頂間隙形狀發(fā)生變化時，不可避免地會引起葉頂及其附近的吸力面和壓力面流場的分布。由于葉尖間隙的存在，泄漏流將與通道內的主流混合，在吸入面頂角形成泄漏旋渦。高溫烘箱風機與方案3相比，方案2具有幾乎相同的區(qū)范圍，但葉尖間隙較大，有利于防止動靜部件之間的摩擦，而方案6具有明顯的性能退化，易于分析其損耗機理。為此，分析了三種葉尖間隙：均勻間隙、方案2和方案6。旋渦是描述旋渦運動的重要特征量，其大小可以反映旋渦的強度。在間隙均勻的情況下，渦量分布從葉片前緣到后緣呈下降趨勢，流入量能有效地粘附在吸力面上，因此高溫烘箱風機渦量相對較小。由于主流與泄漏流的相互作用，葉片頂端的渦度比吸力面大得多，較大渦度出現(xiàn)在吸力面拐角處和葉片頂端附近。中間葉片頂部渦度強度明顯增大，這是由于間隙收縮導致葉片前緣泄漏面積增大，導致泄漏流量增大，主流與泄漏流量的混合程度增大，渦度強度增大。高溫烘箱風機葉尖間隙的大小沿流動方向減小，即葉片葉尖越靠近殼體，泄漏旋渦越靠近葉片上部和中部。副作用減少。在確定優(yōu)化目標時，綜合考慮了設計點的性能和非設計條件，高溫烘箱風機對有效范圍內的剖面性能進行了研究。

在高溫烘箱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(jù)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。由于高溫烘箱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)。由于高溫烘箱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。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)。