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机配套风机，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
烘干机配套风机
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机配套风机，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。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。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、烘干机配套风机三维叶型技术，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，优化了烘干机配套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。
通过对烘干机配套风机设计参数和S2设计参数的多次迭代，得到了一个接近设计要求的初步三维设计方案。从表2可以看出，初步设计方案的气动参数与一维设计结果吻合较好。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。表2显示了一维设计结果和初步设计的平均质量参数。由表2可以看出，单级风机平均半径处的负荷系数约为1.0，甚至高于普通航空发动机压气机的负荷系数。同时，单级风机的反应性略大于0.5，平均负荷分布在静、动叶片上，使烘干机配套风机叶片展开中部的弯曲角度达到40度以上，扩压系数达到0.5以上。烘干机配套风机与方案3相比，方案2具有几乎相同的高效区范围，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。从出版的文献中不难找到。考虑到轴流风机制造成本的限制，扩压系数接近0.6，基本达到了无主动流量控制技术的亚音速轴流风机的设计极限。然而，在烘干机配套风机设计结果与设计目标的压力比与效率之间仍存在一定的差距，需要进一步的详细设计来弥补。由于本文设计的单级风机的负荷比设计中采用的经验公式高，因此有必要对每排叶片的稠度和展弦比进行调整。初步设计方案如图所示。6和7，以及表3所示的气动性能，其中载荷系数由叶尖的切线速度定义。
本文列举了烘干机配套风机静音扇叶，说明了S1流面优化设计在风机详细设计过程中的作用。根系顶部三个横截面的流入条件不同，如表3所示。根部设计点的进口气流角较大，烘干机配套风机工作范围不同于其它两段。由于转子叶片泄漏流的影响，顶部马赫数较小，工作范围较大。采用多岛遗传算法进行优化，种群44，孤岛7，代数7。三个截面共优化了22个叶片型线参数，包括较大厚度位置、安装角度、中弧控制点、吸入面控制点等。针对大流量、高压力比、的设计要求，如何完成单级轴流设计成为研究的重点。当优化后的叶片型线三维叠加时，烘干机配套风机叶片上半部分略微向后弯曲，可能导致优化后的定子叶片损失增加。将优化后的静叶恢复到级环境中，得到了三维数值模拟结果。在设计点流量下，静叶吸力面边界层变薄，堵塞面积减小。计算了级间环境下两叶型风机特性线和两定子叶片变攻角特性线。从图17可以看出，定子叶片损失减小，裕度增大，这与不同截面的S1流面性能分析结果相似。但由于烘干机配套风机气流角的匹配问题，级效率没有明显提高，之间失速裕度由27.1%提高到34.9%。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。
介绍了一套高负荷烘干机配套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。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，通过对烘干机配套风机静叶多叶高处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%。转子和定子叶片，而转子叶片进口马赫数略有增加，导致级效率提高。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，增强了烘干机配套风机叶片上、中部的功能力。风机的性能均匀间隙的性能。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。
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