本文以方案中耐高溫的軸流風機的定子葉片為例進行了詳細設計，優(yōu)化了S1流面葉型，耐高溫的軸流風機采用三維葉片技術改善了定子葉柵內(nèi)的流動。通過三維數(shù)值模擬，對S2流面設計中的損失和滯后角模型進行了標定，為葉片三維建模提供了依據(jù)。通過與初步三維設計結果的比較，兩種設計方案的氣動參數(shù)徑向分布一致，證實了耐高溫的軸流風機設計過程中S2流面設計的準確性和可靠性。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的設計趨勢預測了葉尖泄漏流對氣動參數(shù)徑向分布的影響；bec在高負荷下，定子根部出現(xiàn)了氣流分離現(xiàn)象，導致了出口氣流角和S2設置的初步三維設計。預測結果略有不同（圖中橙色虛線圈所示的區(qū)域）。耐高溫的軸流風機利用一條非均勻有理B-sline曲線來描述由四個控制點（紅點）控制的曲線，包括前緣點和后緣點。葉片體由四條非均勻曲面、兩個吸力面和兩個壓力面組成，同時與較大切圓（灰圓）和前緣后緣橢圓弧相切。利用MIT MISES程序對S1型拖纜葉片進行了流場分析。轉子和定子葉片，而轉子葉片進口馬赫數(shù)略有增加，導致級效率提高。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。

本文列舉了耐高溫的軸流風機靜音扇葉，說明了S1流面優(yōu)化設計在風機詳細設計過程中的作用。根系頂部三個橫截面的流入條件不同，如表3所示。根部設計點的進口氣流角較大，耐高溫的軸流風機工作范圍不同于其它兩段。由于轉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、吸入面控制點等。當優(yōu)化后的葉片型線三維疊加時，耐高溫的軸流風機葉片上半部分略微向后彎曲，可能導致優(yōu)化后的定子葉片損失增加。將優(yōu)化后的靜葉恢復到級環(huán)境中，得到了三維數(shù)值模擬結果。在設計點流量下，靜葉吸力面邊界層變薄，堵塞面積減小。計算了級間環(huán)境下兩葉型風機特性線和兩定子葉片變攻角特性線。其它區(qū)域的網(wǎng)格劃分為動葉區(qū)域網(wǎng)格作為參考，采用結構化/非結構化混合網(wǎng)格。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流面性能分析結果相似。但由于耐高溫的軸流風機氣流角的匹配問題，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口流動情況，在詳細設計中采用了端部彎曲技術來匹配定、轉子葉片之間的流動角。

與均勻間隙相比，耐高溫的軸流風機在平均葉頂間隙不變的前提下，1~3級間隙方案下的風機總壓力和效率均高于均勻間隙方案下的風機總壓力和效率；前導間隙越大，尾隨間隙越小，性能越明顯。改進是，但隨著耐高溫的軸流風機間隙的逐漸收縮，風機的性能改善逐漸減??；在設計流量下，方案2和方案3下的總壓力分別增加20。對于PA和22PA，耐高溫的軸流風機效率分別提高0.69%和0.70%，特別是在小流量情況下。方案2和方案3的效率分別提高1.16%和1.20%。同時，方案1-3對應的區(qū)（>81%）變寬，根據(jù)總壓的趨勢，喘振裕度增大，穩(wěn)定工作范圍提高。但4-6級進風機的總壓和效率均低于均勻間隙，隨著間隙的增大，風機的性能下降更大。方案6的總壓力和效率分別降低了15pa和0.14%。模擬結果與參考文獻中給出的結果一致。以上分析表明，在相同流量范圍的前提下，錐形間隙的區(qū)變寬，相應的流量范圍增大，耐高溫的軸流風機的穩(wěn)定工作區(qū)增大，設計流量和左效率明顯提高，措施簡單，易于實施?？紤]到風機選型中參數(shù)裕度過大，導致軸流風機在設計流量的左側運行，可以將變細的間隙形狀作為提高風機性能的手段。在耐高溫的軸流風機葉片前緣形成了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)。為了分析不同葉尖間隙形狀下風機性能變化的內(nèi)在機理，進行了內(nèi)部流動特性和葉輪能力分析。

當耐高溫的軸流風機葉頂間隙形狀發(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。耐高溫的軸流風機與方案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，因此耐高溫的軸流風機渦量相對較小。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致葉片前緣泄漏面積增大，導致泄漏流量增大，主流與泄漏流量的混合程度增大，渦度強度增大。模擬和試驗結果表明，軸向縫處理技術不僅能達到穩(wěn)定膨脹效果，而且能在設計速度下提高效率和壓力比。耐高溫的軸流風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。