通過對風(fēng)機(jī)設(shè)計參數(shù)和S2設(shè)計參數(shù)的多次迭代，得到了一個接近設(shè)計要求的初步三維設(shè)計方案。從表2可以看出，初步設(shè)計方案的氣動參數(shù)與一維設(shè)計結(jié)果吻合較好。風(fēng)機(jī)設(shè)計過程中一維參數(shù)的設(shè)計精度足以支持設(shè)計工作的進(jìn)一步發(fā)展。表2顯示了一維設(shè)計結(jié)果和初步設(shè)計的平均質(zhì)量參數(shù)。由表2可以看出，單級風(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)動機(jī)壓氣機(jī)的負(fù)荷系數(shù)。同時，單級風(fēng)機(jī)的反應(yīng)性略大于0.5，平均負(fù)荷分布在靜、動葉片上，使風(fēng)機(jī)葉片展開中部的彎曲角度達(dá)到40度以上，烘干房熱風(fēng)機(jī)，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，干燥房風(fēng)機(jī)，基本達(dá)到了無主動流量控制技術(shù)的亞音速軸流風(fēng)機(jī)的設(shè)計極限。然而，在風(fēng)機(jī)設(shè)計結(jié)果與設(shè)計目標(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)計來彌補(bǔ)。由于本文設(shè)計的單級風(fēng)機(jī)的負(fù)荷比設(shè)計中采用的經(jīng)驗公式高，因此有必要對每排葉片的稠度和展弦比進(jìn)行調(diào)整。初步設(shè)計方案如圖所示。6和7，以及表3所示的氣動性能，其中載荷系數(shù)由葉尖的切線速度定義。

GAMBIT軟件用于風(fēng)機(jī)模型建立和網(wǎng)格生成。考慮到風(fēng)機(jī)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(jìn)行細(xì)化，以保證風(fēng)機(jī)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(dú)立性，對原風(fēng)機(jī)在216萬、245萬、286萬和337萬網(wǎng)格條件下的性能進(jìn)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，風(fēng)機(jī)，集熱器、導(dǎo)葉面積和擴(kuò)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(fēng)扇的模擬結(jié)果與參考文獻(xiàn)中的風(fēng)機(jī)性能進(jìn)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(fēng)機(jī)的實際性能。

在風(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(jìn)一步討論了動葉區(qū)中間流動面內(nèi)的總壓力分布。分析了在設(shè)計流量下動葉區(qū)中流面內(nèi)的總壓分布。由于風(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，總壓力沿動葉片旋轉(zhuǎn)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(dāng)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(shè)計為扭曲葉片后，沿葉片高度方向產(chǎn)生橫向壓力梯度，使兩個力達(dá)到平衡，烘干窯風(fēng)機(jī)，吸力面附近有一個負(fù)壓區(qū)。由于風(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。

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