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，本文设计了一台烘干房耐高温风机，其压力比为1.20，负荷系数为0.83。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
烘干房耐高温风机
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，本文设计了一台烘干房耐高温风机，其压力比为1.20，负荷系数为0.83。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重点。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、烘干房耐高温风机三维叶型技术，已经有了大量的研究工作。用于提高设计方法的准确性和性。以率、高负荷为设计目标，通过合理选择总体参数，优化了烘干房耐高温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。目前，对叶尖间隙进行了一系列的实验和数值模拟研究，主要集中在叶尖和壳体两个方面。
本文以方案中烘干房耐高温风机的定子叶片为例进行了详细设计，优化了S1流面叶型，烘干房耐高温风机采用三维叶片技术改善了定子叶栅内的流动。通过三维数值模拟，对S2流面设计中的损失和滞后角模型进行了标定，为叶片三维建模提供了依据。通过与初步三维设计结果的比较，两种设计方案的气动参数径向分布一致，证实了烘干房耐高温风机设计过程中S2流面设计的准确性和可靠性。由于叶尖泄漏流的存在，叶尖压力比与气流角（图中灰色虚拟线圈所示的面积）之间存在一定的偏差，但通过三维CFD的修正，s2的设计趋势预测了叶尖泄漏流对气动参数径向分布的影响；考虑到烘干房耐高温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，以保证烘干房耐高温风机网格质量。bec在高负荷下，定子根部出现了气流分离现象，导致了出口气流角和S2设置的初步三维设计。预测结果略有不同（图中橙色虚线圈所示的区域）。烘干房耐高温风机利用一条非均匀有理B-sline曲线来描述由四个控制点（红点）控制的曲线，包括前缘点和后缘点。叶片体由四条非均匀曲面、两个吸力面和两个压力面组成，同时与较大切圆（灰圆）和前缘后缘椭圆弧相切。利用MIT MISES程序对S1型拖缆叶片进行了流场分析。采用B-L（Baldwin-Lomax）湍流模型和AGS（Abu-Ghamman-Shaw）旁路过渡模型描述了过渡过程。
不同烘干房耐高温风机静叶设计点90%叶片高度剖面上的压力分布。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。由于受叶片端部弯曲的影响，三维叶片的攻角几乎为零，并且由于端部流动的改善，载荷甚至略高于原型直叶片。研究了不同静叶对单级风扇级性能的影响。烘干房耐高温风机带有三个不同定子叶片的单级风扇级的效率特性。从烘干房耐高温风机中不难看出，端部弯曲定子可以有效地提高裕度，但由于定子损耗的增加，级效率降低了1.39%。前缘弯曲引起的叶片反向弯曲效应被叶片正向弯曲叠加所抵消。舞台效率略有提高，高点提高0.26%。失速边界越近，风扇级效率越明显。同时，烘干房耐高温风机转子出口顶部的静压力随着定子叶片顶部的功能力的增加而降低（如图21所示，转子叶片出口直径上的静压力）。在方向分布上，将定子出口处的背压设置为接近失速的原型级工况，背压为114451pa，风机的失速裕度进一步从27.1%扩大到48.8%，推迟了叶尖泄漏引起的失速。风机设计过程中一维参数的设计精度足以支持设计工作的进一步发展。
当烘干房耐高温风机叶顶间隙形状发生变化时，不可避免地会引起叶顶及其附近的吸力面和压力面流场的分布。由于叶尖间隙的存在，泄漏流将与通道内的主流混合，在吸入面顶角形成泄漏旋涡。烘干房耐高温风机与方案3相比，方案2具有几乎相同的区范围，但叶尖间隙较大，有利于防止动静部件之间的摩擦，而方案6具有明显的性能退化，易于分析其损耗机理。为此，分析了三种叶尖间隙：均匀间隙、方案2和方案6。旋涡是描述旋涡运动的重要特征量，其大小可以反映旋涡的强度。在间隙均匀的情况下，涡量分布从叶片前缘到后缘呈下降趋势，流入量能有效地粘附在吸力面上，因此烘干房耐高温风机涡量相对较小。由于主流与泄漏流的相互作用，叶片顶端的涡度比吸力面大得多，较大涡度出现在吸力面拐角处和叶片顶端附近。中间叶片顶部涡度强度明显增大，这是由于间隙收缩导致叶片前缘泄漏面积增大，导致泄漏流量增大，主流与泄漏流量的混合程度增大，涡度强度增大。烘干房耐高温风机叶尖间隙的大小沿流动方向减小，即叶片叶尖越靠近壳体，泄漏旋涡越靠近叶片上部和中部。副作用减少。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。
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