烘干設(shè)備專用風(fēng)機(jī)在實(shí)際應(yīng)用過程中，葉片型線的優(yōu)化可能面臨一個(gè)問題。不同葉片高度的不同進(jìn)水條件導(dǎo)致葉片型線優(yōu)化結(jié)果差異過大，難以對(duì)葉片型線進(jìn)行過度優(yōu)化。為此，本文提出了多截面輪廓協(xié)同優(yōu)化的方法，建立了輪廓幾何與輪廓目標(biāo)函數(shù)之間的關(guān)系，使得到的輪廓滿足三維實(shí)際要求。在優(yōu)化過程中，增加了葉片型線的幾何分析和設(shè)計(jì)點(diǎn)氣流角的調(diào)整模塊，以保證獲得的葉片型線能達(dá)到與原型相同的氣流轉(zhuǎn)向能力。軸向速度分布可以反映轉(zhuǎn)子葉片流道內(nèi)的流動(dòng)能力和分離尾跡區(qū)的特征。同時(shí)，烘干設(shè)備專用風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)的氣動(dòng)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(dòng)分析，提高優(yōu)化過程的快速性。在確定優(yōu)化目標(biāo)時(shí)，綜合考慮了設(shè)計(jì)點(diǎn)的性能和非設(shè)計(jì)條件，烘干設(shè)備專用風(fēng)機(jī)對(duì)有效范圍內(nèi)的剖面性能進(jìn)行了研究。目標(biāo)函數(shù)括號(hào)中的項(xiàng)為設(shè)計(jì)點(diǎn)損失，第二項(xiàng)為有效流入流角范圍，邊界為設(shè)計(jì)點(diǎn)損失的1.5倍，第三項(xiàng)為失速裕度，第四項(xiàng)為有效流入流角范圍內(nèi)的平均損失，第五項(xiàng)為平均損失差的方差。有效流入角范圍內(nèi)的分布。分子是分析葉片外形的氣動(dòng)性能，分母是原型參考值。烘干設(shè)備專用風(fēng)機(jī)利用加權(quán)因子w對(duì)截面之間的關(guān)系進(jìn)行加權(quán)，設(shè)置目標(biāo)函數(shù)，得到損失小、失速裕度高的多截面S1剖面。各參數(shù)的權(quán)重和各截面的權(quán)重系數(shù)決定了優(yōu)化目標(biāo)是集中于中間截面的性能，以及中間截面的損失和末端截面的失速裕度。

本文列舉了烘干設(shè)備專用風(fēng)機(jī)靜音扇葉，說明了S1流面優(yōu)化設(shè)計(jì)在風(fēng)機(jī)詳細(xì)設(shè)計(jì)過程中的作用。根系頂部三個(gè)橫截面的流入條件不同，如表3所示。根部設(shè)計(jì)點(diǎn)的進(jìn)口氣流角較大，烘干設(shè)備專用風(fēng)機(jī)工作范圍不同于其它兩段。由于轉(zhuǎn)子葉片泄漏流的影響，頂部馬赫數(shù)較小，工作范圍較大。通過與初步三維設(shè)計(jì)結(jié)果的比較，兩種設(shè)計(jì)方案的氣動(dòng)參數(shù)徑向分布一致，證實(shí)了烘干設(shè)備專用風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)過程中S2流面設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性。采用多島遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，種群44，孤島7，代數(shù)7。三個(gè)截面共優(yōu)化了22個(gè)葉片型線參數(shù)，包括較大厚度位置、安裝角度、中弧控制點(diǎn)、吸入面控制點(diǎn)等。當(dāng)優(yōu)化后的葉片型線三維疊加時(shí)，烘干設(shè)備專用風(fēng)機(jī)葉片上半部分略微向后彎曲，可能導(dǎo)致優(yōu)化后的定子葉片損失增加。將優(yōu)化后的靜葉恢復(fù)到級(jí)環(huán)境中，得到了三維數(shù)值模擬結(jié)果。在設(shè)計(jì)點(diǎn)流量下，靜葉吸力面邊界層變薄，堵塞面積減小。計(jì)算了級(jí)間環(huán)境下兩葉型風(fēng)機(jī)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(jié)果相似。但由于烘干設(shè)備專用風(fēng)機(jī)氣流角的匹配問題，級(jí)效率沒有明顯提高，之間失速裕度由27.1%提高到34.9%。針對(duì)葉片高度方向的不均勻進(jìn)口流動(dòng)情況，在詳細(xì)設(shè)計(jì)中采用了端部彎曲技術(shù)來匹配定、轉(zhuǎn)子葉片之間的流動(dòng)角。

烘干設(shè)備專用風(fēng)機(jī)葉尖渦度的增大可以有效地阻礙泄漏流的通過，使烘干設(shè)備專用風(fēng)機(jī)泄漏流與主流混合造成的損失減小，葉片前緣泄漏量的增加小于中、后緣泄漏量的增加?？傮w上，漏風(fēng)量減少，提高了風(fēng)機(jī)的性能。這與參考文獻(xiàn)中得到的前、后緣對(duì)烘干設(shè)備專用風(fēng)機(jī)總壓損失系數(shù)的影響是一致的。隨著間隙的逐漸增大，葉頂前部的渦度強(qiáng)度增大，后緣的渦度強(qiáng)度減小，總體變化較小，泄漏量略有增加。在S2流面設(shè)計(jì)中，烘干設(shè)備專用風(fēng)機(jī)采用流線曲率法對(duì)S2流面進(jìn)行了流量計(jì)算。葉片吸力前緣中部渦度強(qiáng)度略有增加，沿弦長(zhǎng)方向吸力面中部和后部渦度強(qiáng)度基本不變。烘干設(shè)備專用風(fēng)機(jī)葉片前緣附近的渦度強(qiáng)度急劇增加。這是由于前緣點(diǎn)高度的變化導(dǎo)致的葉尖流動(dòng)角度的變化。前緣點(diǎn)渦度強(qiáng)度的增加阻礙了吸力面附近的流入，也降低了主流與泄漏流的混合程度。雖然方案6的進(jìn)風(fēng)速度有所降低，但由于葉頂和后緣附近的渦度強(qiáng)度降低，烘干設(shè)備專用風(fēng)機(jī)效率總體降低，相應(yīng)的泄漏面積和泄漏流量增大。軸向速度分布可以反映轉(zhuǎn)子葉片流道內(nèi)的流動(dòng)能力和分離尾跡區(qū)的特征。因此，轉(zhuǎn)子葉片出口軸向速度分布的徑向分布如圖6所示，用于分析流量。由于葉根和葉頂端壁附件的附面層較厚，導(dǎo)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(jìn)一步減小。