從木材烘干風(fēng)機的一般參數(shù)出發(fā)，通過一維徑向參數(shù)和子午向徑向參數(shù)的設(shè)計，得到了初步設(shè)計方案的性能預(yù)測和幾何參數(shù)。初步方案利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)葉片型線對三維葉片進行幾何建模，通過求解三維穩(wěn)定流場對初步設(shè)計方案進行驗證。一維參數(shù)設(shè)計主要是求解平均半徑氣動參數(shù)的控制方程。采用逐級疊加法對多級壓縮系統(tǒng)進行了氣動計算。同時調(diào)整了木材烘干風(fēng)機相應(yīng)的攻角、滯后角和損失模型。后，得到了平均半徑和子午線流型下的基本氣動參數(shù)。計算中使用的損失和氣流角模型需要大量的葉柵試驗作為支撐?，F(xiàn)有的實驗改進模型包括經(jīng)典亞音速葉片型線NACA65、C4和BC10，基本滿足了風(fēng)機的初步設(shè)計要求。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。當(dāng)設(shè)計負(fù)荷超過原模型時，采用MISES方法對S1流面進口斷面進行分析，得到初始滯后角，如本文對高負(fù)荷風(fēng)機的設(shè)計。在S2流面設(shè)計中，木材烘干風(fēng)機采用流線曲率法對S2流面進行了流量計算。為了簡化計算過程，將計算假設(shè)為無粘性和恒定絕熱，忽略了實際渦輪機械中的三維、非定常和粘性流動特性，引入了葉排損失來表示葉柵中流體粘度的影響。通過三維流場的數(shù)值分析，修正了求解S2流面過程中的損失，并通過迭代得到了初步設(shè)計方案。在端部彎曲建模的基礎(chǔ)上，適當(dāng)疊加葉片正彎曲建模，可以減小端部攻角，保證定子葉片和級間的有效流動。

木材烘干風(fēng)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(biāo)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(dá)到與原型相同的氣流轉(zhuǎn)向能力。同時，木材烘干風(fēng)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(biāo)時，綜合考慮了設(shè)計點的性能和非設(shè)計條件，木材烘干風(fēng)機對有效范圍內(nèi)的剖面性能進行了研究。目標(biāo)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。木材烘干風(fēng)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(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。木材烘干風(fēng)機帶肩端間隙渦輪的研究表明，壓力側(cè)和吸入側(cè)后緣槽都可以略微增大葉片頂面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，但吸入側(cè)后緣槽可以減小間隙的泄漏損失。

當(dāng)木材烘干風(fēng)機葉頂間隙形狀發(fā)生變化時，不可避免地會引起葉頂及其附近的吸力面和壓力面流場的分布。由于葉尖間隙的存在，泄漏流將與通道內(nèi)的主流混合，在吸入面頂角形成泄漏旋渦。木材烘干風(fēng)機與方案3相比，方案2具有幾乎相同的區(qū)范圍，但葉尖間隙較大，有利于防止動靜部件之間的摩擦，而方案6具有明顯的性能退化，易于分析其損耗機理。為此，分析了三種葉尖間隙：均勻間隙、方案2和方案6。旋渦是描述旋渦運動的重要特征量，其大小可以反映旋渦的強度。在間隙均勻的情況下，渦量分布從葉片前緣到后緣呈下降趨勢，流入量能有效地粘附在吸力面上，因此木材烘干風(fēng)機渦量相對較小。由于主流與泄漏流的相互作用，葉片頂端的渦度比吸力面大得多，較大渦度出現(xiàn)在吸力面拐角處和葉片頂端附近。中間葉片頂部渦度強度明顯增大，這是由于間隙收縮導(dǎo)致葉片前緣泄漏面積增大，導(dǎo)致泄漏流量增大，主流與泄漏流量的混合程度增大，渦度強度增大。木材烘干風(fēng)機葉尖間隙的大小沿流動方向減小，即葉片葉尖越靠近殼體，泄漏旋渦越靠近葉片上部和中部。副作用減少。在此基礎(chǔ)上，模擬了木材烘干風(fēng)機、類型和位置對軸流風(fēng)機性能的影響，指出在設(shè)計流量下，葉頂雙槽結(jié)構(gòu)具有較佳的氣動性能，風(fēng)機效率提高了1。

在木材烘干風(fēng)機葉片前緣形成了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。由于木材烘干風(fēng)機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?？倝褐饾u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，吸力面附近有一個負(fù)壓區(qū)。由于木材烘干風(fēng)機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。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。