高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家初步設(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，保證了過程的平穩(wěn)、快速。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)。流量系數(shù)的選擇通過改變速度三角形的軸向速度來影響轉(zhuǎn)子和定高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家葉片的擴(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)廠家的流量系數(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。

通過對(duì)高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家設(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?？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。風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)過程中一維參數(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，使高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家葉片展開中部的彎曲角度達(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，基本達(dá)到了無主動(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，在高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家設(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，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。

在高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家機(jī)械中，為了防止旋轉(zhuǎn)葉片和固定殼體之間的摩擦，葉片頂部和殼體之間必須有一定的間隙。由于葉尖間隙的存在，不可避免地會(huì)發(fā)生泄漏流。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。泄漏流與主流相互作用形成的泄漏渦將影響渦輪機(jī)械的內(nèi)部流場(chǎng)和氣動(dòng)性能，尤其是效率、高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家噪聲和穩(wěn)定的工作范圍。因此，通過改變?nèi)~頂間隙形狀，對(duì)葉頂泄漏流進(jìn)行綜合分析，提高渦輪機(jī)械的氣動(dòng)性能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程參考價(jià)值。目前，對(duì)葉尖間隙進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究，主要集中在葉尖和殼體兩個(gè)方面。對(duì)于葉片頂部，Young等人[4]采用實(shí)驗(yàn)方法研究了單槽、雙槽和上斜面對(duì)渦輪性能的影響。在此基礎(chǔ)上，模擬了高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家、類型和位置對(duì)軸流風(fēng)機(jī)性能的影響，指出在設(shè)計(jì)流量下，葉頂雙槽結(jié)構(gòu)具有較佳的氣動(dòng)性能，風(fēng)機(jī)效率提高了1.05個(gè)百分點(diǎn)。對(duì)多級(jí)壓縮機(jī)表明，葉根倒角還可以減小角區(qū)的失速，提高工作范圍。高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家?guī)Ъ缍碎g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。

GAMBIT軟件用于高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家模型建立和網(wǎng)格生成。考慮到高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家葉片翼型結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和頂部區(qū)域的三維流動(dòng)，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(duì)網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化，以保證高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家網(wǎng)格質(zhì)量。高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家葉尖渦度的增大可以有效地阻礙泄漏流的通過，使高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家泄漏流與主流混合造成的損失減小，葉片前緣泄漏量的增加小于中、后緣泄漏量的增加。其它區(qū)域的網(wǎng)格劃分為動(dòng)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(duì)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(gè)數(shù)字是286萬。其中動(dòng)葉面積198萬片，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)中的高溫軸流風(fēng)機(jī)廠家性能進(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(duì)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(shí)際性能。