本文以方案中可逆轉(zhuǎn)耐高溫軸流風(fēng)機(jī)的定子葉片為例進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，優(yōu)化了S1流面葉型，可逆轉(zhuǎn)耐高溫軸流風(fēng)機(jī)采用三維葉片技術(shù)改善了定子葉柵內(nèi)的流動(dòng)。通過三維數(shù)值模擬，對(duì)S2流面設(shè)計(jì)中的損失和滯后角模型進(jìn)行了標(biāo)定，為葉片三維建模提供了依據(jù)。通過與初步三維設(shè)計(jì)結(jié)果的比較，兩種設(shè)計(jì)方案的氣動(dòng)參數(shù)徑向分布一致，證實(shí)了可逆轉(zhuǎn)耐高溫軸流風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)過程中S2流面設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性。由于葉尖泄漏流的存在，葉尖壓力比與氣流角（圖中灰色虛擬線圈所示的面積）之間存在一定的偏差，但通過三維CFD的修正，s2的設(shè)計(jì)趨勢(shì)預(yù)測(cè)了葉尖泄漏流對(duì)氣動(dòng)參數(shù)徑向分布的影響；bec在高負(fù)荷下，定子根部出現(xiàn)了氣流分離現(xiàn)象，導(dǎo)致了出口氣流角和S2設(shè)置的初步三維設(shè)計(jì)。預(yù)測(cè)結(jié)果略有不同（圖中橙色虛線圈所示的區(qū)域）?？赡孓D(zhuǎn)耐高溫軸流風(fēng)機(jī)利用一條非均勻有理B-sline曲線來描述由四個(gè)控制點(diǎn)（紅點(diǎn)）控制的曲線，包括前緣點(diǎn)和后緣點(diǎn)。葉片體由四條非均勻曲面、兩個(gè)吸力面和兩個(gè)壓力面組成，同時(shí)與較大切圓（灰圓）和前緣后緣橢圓弧相切。利用MIT MISES程序?qū)1型拖纜葉片進(jìn)行了流場(chǎng)分析。采用B-L（Baldwin-Lomax）湍流模型和AGS（Abu-Ghamman-Shaw）旁路過渡模型描述了過渡過程?？刂品匠贪ㄈS穩(wěn)態(tài)雷諾時(shí)均N-S方程和可實(shí)現(xiàn)的K-E湍流模型。

介紹了一套高負(fù)荷可逆轉(zhuǎn)耐高溫軸流風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)，負(fù)荷系數(shù)高達(dá)0.83。其次，在初步設(shè)計(jì)方案中，通過對(duì)可逆轉(zhuǎn)耐高溫軸流風(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(shí)，采用三維葉片技術(shù)，提高了定子葉片的端部流動(dòng)，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(duì)OB-84動(dòng)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(duì)泄漏流場(chǎng)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(chǎng)的分布，減少了葉尖泄漏損失，增強(qiáng)了可逆轉(zhuǎn)耐高溫軸流風(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。通過三維流場(chǎng)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(jì)方案。

以可逆轉(zhuǎn)耐高溫軸流風(fēng)機(jī)帶后導(dǎo)葉的可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)模型為研究對(duì)象，如圖1所示。風(fēng)扇由集熱器、活動(dòng)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(dòng)葉14片，導(dǎo)葉15片，葉輪直徑d為1500mm，可逆轉(zhuǎn)耐高溫軸流風(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(jì)工況安裝角為32度，相應(yīng)設(shè)計(jì)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?，F(xiàn)代軸流風(fēng)機(jī)的相對(duì)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(duì)徑向間隙為1%，滿足正常運(yùn)行的要求，如表1所示。在可逆轉(zhuǎn)耐高溫軸流風(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)。其中方案1~3為漸變收縮型，方案4~6為漸變膨脹型。控制方程包括三維穩(wěn)態(tài)雷諾時(shí)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(dòng)、邊界層流動(dòng)分離、強(qiáng)逆壓梯度、二次流和回流等問題?？赡孓D(zhuǎn)耐高溫軸流風(fēng)機(jī)采用分離隱式方法計(jì)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(duì)流項(xiàng)、擴(kuò)散項(xiàng)和湍流粘性系數(shù)，忽略了重力和壁面粗糙度的影響。