從山東烘干風機的一般參數(shù)出發(fā)，通過一維徑向參數(shù)和子午向徑向參數(shù)的設計，得到了初步設計方案的性能預測和幾何參數(shù)。初步方案利用現(xiàn)有的標準葉片型線對三維葉片進行幾何建模，通過求解三維穩(wěn)定流場對初步設計方案進行驗證。一維參數(shù)設計主要是求解平均半徑氣動參數(shù)的控制方程。采用逐級疊加法對多級壓縮系統(tǒng)進行了氣動計算。由于葉根和葉頂端壁附件的附面層較厚，導致流體流過該區(qū)域后的軸向速度較小，而葉頂附件又因泄漏存在使軸向速度進一步減小。同時調整了山東烘干風機相應的攻角、滯后角和損失模型。后，得到了平均半徑和子午線流型下的基本氣動參數(shù)。計算中使用的損失和氣流角模型需要大量的葉柵試驗作為支撐?，F(xiàn)有的實驗改進模型包括經(jīng)典亞音速葉片型線NACA65、C4和BC10，基本滿足了風機的初步設計要求。為了準確、快速地得到初步設計方案，將現(xiàn)有的經(jīng)典葉片型線直接用于一維設計和初步設計。當設計負荷超過原模型時，采用MISES方法對S1流面進口斷面進行分析，得到初始滯后角，如本文對高負荷風機的設計。在S2流面設計中，山東烘干風機采用流線曲率法對S2流面進行了流量計算。為了簡化計算過程，將計算假設為無粘性和恒定絕熱，忽略了實際渦輪機械中的三維、非定常和粘性流動特性，引入了葉排損失來表示葉柵中流體粘度的影響。通過三維流場的數(shù)值分析，修正了求解S2流面過程中的損失，并通過迭代得到了初步設計方案。

介紹了一套高負荷山東烘干風機的氣動設計過程，包括參數(shù)選擇、葉片形狀優(yōu)化和三維葉片的設計思想。在此基礎上，完成了高負荷軸流風機壓力比1.20的初步設計，負荷系數(shù)高達0.83。其次，在初步設計方案中，通過對山東烘干風機靜葉多葉高處S1流面剖面的協(xié)調優(yōu)化，有效地減少了靜葉損失，提高了風機的裕度。同時，采用三維葉片技術，提高了定子葉片的端部流動，提高了定子葉片端部區(qū)域的工作能力。從表2可以看出，初步設計方案的氣動參數(shù)與一維設計結果吻合較好。風機裕度由27.1%擴大到48.8%。優(yōu)化葉頂間隙形狀可以有效地提高軸流風機的性能。采用FLUENT軟件對OB-84動葉可調軸流風機在均勻和非均勻間隙下的性能進行了數(shù)值模擬，討論了不同間隙形狀對泄漏流場和間隙損失分布的影響。結果表明，在平均葉頂間隙不變的前提下，錐形間隙風機的總壓力和于均勻間隙風機，區(qū)范圍擴大，錐形間隙越大，性能改善越顯著；錐形間隙改變了間隙內渦量場的分布，減少了葉尖泄漏損失，增強了山東烘干風機葉片上、中部的功能力。風機的性能低于均勻間隙的性能。錐形葉片的葉尖間隙形狀可以作為提高風機性能的重要手段。

山東烘干風機在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，山東烘干風機葉尖間隙高于均勻間隙，而葉片TiP間隙小于均勻間隙。采用二階逆風法離散了與空間有關的對流項、擴散項和湍流粘性系數(shù)，忽略了重力和壁面粗糙度的影響。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。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，為了更直觀地反映山東烘干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。

在山東烘干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。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。分析了在設計流量下動葉區(qū)中流面內的總壓分布。由于山東烘干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。總壓逐漸升高，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)。由于山東烘干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。