干燥用風機在實際應(yīng)用過程中，葉片型線的優(yōu)化可能面臨一個問題。不同葉片高度的不同進水條件導(dǎo)致葉片型線優(yōu)化結(jié)果差異過大，難以對葉片型線進行過度優(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函數(shù)之間的關(guān)系，使得到的輪廓滿足三維實際要求。在優(yōu)化過程中，增加了葉片型線的幾何分析和設(shè)計點氣流角的調(diào)整模塊，以保證獲得的葉片型線能達到與原型相同的氣流轉(zhuǎn)向能力。同時，干燥用風機設(shè)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。在確定優(yōu)化目標時，綜合考慮了設(shè)計點的性能和非設(shè)計條件，干燥用風機對有效范圍內(nèi)的剖面性能進行了研究。目標函數(shù)括號中的項為設(shè)計點損失，第二項為有效流入流角范圍，邊界為設(shè)計點損失的1.5倍，第三項為失速裕度，第四項為有效流入流角范圍內(nèi)的平均損失，第五項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性能，分母是原型參考值。干燥用風機利用加權(quán)因子w對截面之間的關(guān)系進行加權(quán)，設(shè)置目標函數(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。從圖中不難看出，原型直葉片的進口具有明顯的正攻角，端彎葉片的載荷由于分離流動而減小。

本文列舉了干燥用風機靜音扇葉，說明了S1流面優(yōu)化設(shè)計在風機詳細設(shè)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(shè)計點的進口氣流角較大，干燥用風機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。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，干燥用風機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)到級環(huán)境中，得到了三維數(shù)值模擬結(jié)果。在設(shè)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(jié)果相似。但由于干燥用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(shè)計中采用了端部彎曲技術(shù)來匹配定、轉(zhuǎn)子葉片之間的流動角。葉頂間隙形態(tài)的研究主要集中在離心式、軸流式壓縮機和渦輪上，而葉頂間隙形態(tài)對軸流風機特別是動葉可調(diào)軸流風機性能影響的研究相對較少。

介紹了一套高負荷干燥用風機的氣動設(shè)計過程，包括參數(shù)選擇、葉片形狀優(yōu)化和三維葉片的設(shè)計思想。在此基礎(chǔ)上，完成了高負荷軸流風機壓力比1.20的初步設(shè)計，負荷系數(shù)高達0.83。其次，在初步設(shè)計方案中，通過對干燥用風機靜葉多葉高處S1流面剖面的協(xié)調(diào)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(shù)，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。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(diào)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(jié)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；63m3_s-1流量范圍內(nèi)，總壓和效率的平均相對誤差分別為3。錐形間隙改變了間隙內(nèi)渦量場的分布，減少了葉尖泄漏損失，增強了干燥用風機葉片上、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。

GAMBIT軟件用于干燥用風機模型建立和網(wǎng)格生成。考慮到干燥用風機葉片翼型結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和頂部區(qū)域的三維流動，首先選擇三角形網(wǎng)格劃分葉片頂部，并利用尺寸函數(shù)對網(wǎng)格進行細化，以保證干燥用風機網(wǎng)格質(zhì)量。其它區(qū)域的網(wǎng)格劃分為動葉區(qū)域網(wǎng)格作為參考，采用結(jié)構(gòu)化/非結(jié)構(gòu)化混合網(wǎng)格。為了保證精度和網(wǎng)格獨立性，對原風機在216萬、245萬、286萬和337萬網(wǎng)格條件下的性能進行了模擬。結(jié)果表明，隨著網(wǎng)格數(shù)量的增加，總壓和效率逐漸接近樣本值，337萬和286萬網(wǎng)格的總壓和效率偏差分別為0.085%和0.024%。綜合模擬精度和網(wǎng)格數(shù)確定了所用的總網(wǎng)格數(shù)。這個數(shù)字是286萬。其中動葉面積198萬片，集熱器、導(dǎo)葉面積和擴壓管網(wǎng)格數(shù)分別為30萬片、26萬片和32萬片。在模擬葉尖間隙形狀的變化之前，將原始風扇的模擬結(jié)果與參考文獻中的干燥用風機性能進行了比較。結(jié)果表明，在33.31-46.63m3_s-1流量范圍內(nèi)，總壓和效率的平均相對誤差分別為3.0%和1.5%，表明結(jié)果能夠反映風機的實際性能。級效率隨流量系數(shù)的增加而降低，執(zhí)行機構(gòu)葉片損失隨T進口載荷的增加而增加。