軸流風(fēng)機(jī)初步設(shè)計(jì)完成后，本文的氣動(dòng)設(shè)計(jì)流程在初步設(shè)計(jì)中進(jìn)一步優(yōu)化了S1流面上葉片和葉片的三維疊加，從而完成了詳細(xì)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)，達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。除求解三維流場(chǎng)的N-S方程外，其余部分由氣動(dòng)中心自己的程序完成，保證了過(guò)程的平穩(wěn)、快速。流量系數(shù)的選擇通過(guò)改變速度三角形的軸向速度來(lái)影響轉(zhuǎn)子和定軸流風(fēng)機(jī)葉片的擴(kuò)散系數(shù)。隨著流量系數(shù)的增大，定、轉(zhuǎn)子葉片的擴(kuò)散系數(shù)均減小。本文的初步設(shè)計(jì)方案設(shè)置為圖3中箭頭所示的方案，限制為0.55。同時(shí)，高溫軸流風(fēng)機(jī)，軸流風(fēng)機(jī)的流量系數(shù)的選擇對(duì)級(jí)效率有影響：級(jí)效率隨動(dòng)、靜葉進(jìn)口馬赫數(shù)的增加而降低；級(jí)效率隨流量系數(shù)的增加而降低，執(zhí)行機(jī)構(gòu)葉片損失隨T進(jìn)口載荷的增加而增加。轉(zhuǎn)子和定子葉片，而轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)口馬赫數(shù)略有增加，導(dǎo)致級(jí)效率提高；定子進(jìn)口馬赫數(shù)隨反應(yīng)性降低而增加，導(dǎo)致定子損失增加。同時(shí)，反應(yīng)性的大小意味著轉(zhuǎn)子和定子葉片需要達(dá)到的靜壓上升的大小。隨著反應(yīng)性的增加，動(dòng)葉擴(kuò)壓系數(shù)增大，靜葉擴(kuò)壓系數(shù)隨反應(yīng)性的減小而增大。本文選取一定的反應(yīng)性使轉(zhuǎn)子和定子葉片的擴(kuò)散系數(shù)基本相同。

在軸流風(fēng)機(jī)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(gè)低速區(qū)。吸入面沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的相反方向形成橫向壓力梯度。根據(jù)機(jī)翼理論，通過(guò)吸力面的速度高于通過(guò)壓力面的速度，吸力面后緣形成高速區(qū)。進(jìn)一步討論了動(dòng)葉區(qū)中間流動(dòng)面內(nèi)的總壓力分布。分析了在設(shè)計(jì)流量下動(dòng)葉區(qū)中流面內(nèi)的總壓分布。由于軸流風(fēng)機(jī)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，高溫高濕軸流風(fēng)機(jī)，總壓力沿動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)方向由壓力面逐漸下降到吸力面?？倝褐饾u升高，但吸入面略有變化。這是因?yàn)楫?dāng)氣流通過(guò)葉柵時(shí)，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(shè)計(jì)為扭曲葉片后，沿葉片高度方向產(chǎn)生橫向壓力梯度，使兩個(gè)力達(dá)到平衡，吸力面附近有一個(gè)負(fù)壓區(qū)。由于軸流風(fēng)機(jī)葉片的吸入面和壓力面之間的壓差較大，位于壓力側(cè)的流體通過(guò)葉尖間隙流向吸入面，導(dǎo)致葉尖間隙中的泄漏流。泄漏流與主流相互作用，產(chǎn)生較大的泄漏損失。

通過(guò)對(duì)軸流風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)和S2設(shè)計(jì)參數(shù)的多次迭代，得到了一個(gè)接近設(shè)計(jì)要求的初步三維設(shè)計(jì)方案。從表2可以看出，初步設(shè)計(jì)方案的氣動(dòng)參數(shù)與一維設(shè)計(jì)結(jié)果吻合較好。風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中一維參數(shù)的設(shè)計(jì)精度足以支持設(shè)計(jì)工作的進(jìn)一步發(fā)展。表2顯示了一維設(shè)計(jì)結(jié)果和初步設(shè)計(jì)的平均質(zhì)量參數(shù)。由表2可以看出，單級(jí)風(fēng)機(jī)平均半徑處的負(fù)荷系數(shù)約為1.0，甚至高于普通航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)的負(fù)荷系數(shù)。同時(shí)，單級(jí)風(fēng)機(jī)的反應(yīng)性略大于0.5，平均負(fù)荷分布在靜、動(dòng)葉片上，使軸流風(fēng)機(jī)葉片展開(kāi)中部的彎曲角度達(dá)到40度以上，擴(kuò)壓系數(shù)達(dá)到0.5以上。從出版的文獻(xiàn)中不難找到?？紤]到軸流風(fēng)機(jī)制造成本的限制，擴(kuò)壓系數(shù)接近0.6，軸流風(fēng)機(jī)，基本達(dá)到了無(wú)主動(dòng)流量控制技術(shù)的亞音速軸流風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)極限。然而，在軸流風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)果與設(shè)計(jì)目標(biāo)的壓力比與效率之間仍存在一定的差距，需要進(jìn)一步的詳細(xì)設(shè)計(jì)來(lái)彌補(bǔ)。由于本文設(shè)計(jì)的單級(jí)風(fēng)機(jī)的負(fù)荷比設(shè)計(jì)中采用的經(jīng)驗(yàn)公式高，耐高溫高濕軸流風(fēng)機(jī)，因此有必要對(duì)每排葉片的稠度和展弦比進(jìn)行調(diào)整。初步設(shè)計(jì)方案如圖所示。6和7，以及表3所示的氣動(dòng)性能，其中載荷系數(shù)由葉尖的切線速度定義。

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