本文列舉了烘干窯風(fēng)機(jī)靜音扇葉，說明了S1流面優(yōu)化設(shè)計在風(fēng)機(jī)詳細(xì)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。其次，在初步設(shè)計方案中，通過對烘干窯風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)的裕度。根部設(shè)計點(diǎn)的進(jìn)口氣流角較大，烘干窯風(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。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(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，烘干窯風(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)到級環(huán)境中，得到了三維數(shù)值模擬結(jié)果。在設(shè)計點(diǎn)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(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。但由于烘干窯風(fēng)機(jī)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(jìn)口流動情況，在詳細(xì)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。

介紹了一套高負(fù)荷烘干窯風(fēng)機(jī)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(fù)荷軸流風(fēng)機(jī)壓力比1.20的初步設(shè)計，負(fù)荷系數(shù)高達(dá)0.83。為了準(zhǔn)確、快速地得到初步設(shè)計方案，將現(xiàn)有的經(jīng)典葉片型線直接用于一維設(shè)計和初步設(shè)計。其次，在初步設(shè)計方案中，通過對烘干窯風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)裕度由27.1%擴(kuò)大到48.8%。優(yōu)化葉頂間隙形狀可以有效地提高軸流風(fēng)機(jī)的性能。采用FLUENT軟件對OB-84動葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)在均勻和非均勻間隙下的性能進(jìn)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(fēng)機(jī)的總壓力和于均勻間隙風(fēng)機(jī)，區(qū)范圍擴(kuò)大，錐形間隙越大，性能改善越顯著；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(qiáng)了烘干窯風(fēng)機(jī)葉片上、中部的功能力。風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)性能的重要手段。

通過在烘干窯風(fēng)機(jī)葉尖壓力面附近擴(kuò)展合適的葉尖平臺，可以有效地減小葉尖泄漏和氣動損失。模擬了三種烘干窯風(fēng)機(jī)不同長度和初始位置的吸力面小翼葉柵的內(nèi)部流場。結(jié)果表明，三段小翼可以改善葉柵頂部的流動狀況，并在不同程度上削弱泄漏渦的強(qiáng)度。周志華等[10]計算了某型渦軸發(fā)動機(jī)高壓渦輪一級的三維流場。結(jié)果表明，錐形間隙能有效地控制間隙內(nèi)的泄漏流速，減少間隙內(nèi)的堵塞，從而提高其整體性能。在套管處理方面，Yang等人[11]發(fā)現(xiàn)自循環(huán)殼體處理后壓縮機(jī)的穩(wěn)定流量范圍明顯增大，這是由于葉片負(fù)荷降低、低能流體吸附能力降低和周向流量畸變能力降低所致。烘干窯風(fēng)機(jī)的不同分區(qū)數(shù)的非軸對稱套管處理。實(shí)驗表明，合理的非軸對稱殼體處理結(jié)構(gòu)可以使壓縮機(jī)的穩(wěn)定裕度提高13%，峰值效率提高0.8%。提率的原因是加工槽對壓氣機(jī)葉頂流場產(chǎn)生低頻非定常影響信號。現(xiàn)有的實(shí)驗改進(jìn)模型包括經(jīng)典亞音速葉片型線NACA65、C4和BC10，基本滿足了風(fēng)機(jī)的初步設(shè)計要求。烘干窯風(fēng)機(jī)在低速壓縮機(jī)上測試了不同結(jié)構(gòu)的斜槽殼體處理。實(shí)驗表明，合理的配置可以提高壓縮機(jī)效率1%~2%，而不會對失速裕度產(chǎn)生不利影響。

以烘干窯風(fēng)機(jī)帶后導(dǎo)葉的可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)模型為研究對象，如圖1所示。風(fēng)扇由集熱器、活動葉片、后導(dǎo)葉和擴(kuò)散器組成。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片采用翼型結(jié)構(gòu)，動葉14片，導(dǎo)葉15片，葉輪直徑d為1500mm，烘干窯風(fēng)機(jī)葉頂間隙delta為4.5mm，風(fēng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速為1200r/min，輪轂比為0.6，設(shè)計工況安裝角為32度，相應(yīng)設(shè)計流量和總壓為37.14m3_S-1和2348pa，結(jié)構(gòu)簡圖給出了葉頂間隙均勻和不均勻的方程，其中前緣間隙和后緣間隙分別為1和2。leand te表示葉片的前緣和后緣。為了保證前緣與后緣的平均間隙為4.5mm，選取六種非均勻間隙進(jìn)行分析。現(xiàn)代軸流風(fēng)機(jī)的相對徑向間隙為0.8%~1.5%[18]，改變后風(fēng)機(jī)葉尖間隙的較小相對徑向間隙為1%，滿足正常運(yùn)行的要求，如表1所示。其中方案1~3為漸變收縮型，方案4~6為漸變膨脹型?？刂品匠贪ㄈS穩(wěn)態(tài)雷諾時均N-S方程和可實(shí)現(xiàn)的K-E湍流模型?？蓪?shí)現(xiàn)的K-E模型可以有效地解決旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、邊界層流動分離、強(qiáng)逆壓梯度、二次流和回流等問題。在確定優(yōu)化目標(biāo)時，綜合考慮了設(shè)計點(diǎn)的性能和非設(shè)計條件，烘干窯風(fēng)機(jī)對有效范圍內(nèi)的剖面性能進(jìn)行了研究。烘干窯風(fēng)機(jī)采用分離隱式方法計算，壁面采用防滑邊界條件，壓力-速度耦合采用簡單算法。采用二階逆風(fēng)法離散了與空間有關(guān)的對流項、擴(kuò)散項和湍流粘性系數(shù)，忽略了重力和壁面粗糙度的影響。