從木材烘干風(fēng)機(jī)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(jì)，得到了初步設(shè)計(jì)方案的性能預(yù)測(cè)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(duì)三維葉片進(jìn)行幾何建模，通過求解三維穩(wěn)定流場(chǎng)對(duì)初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證。一維參數(shù)設(shè)計(jì)主要是求解平均半徑氣動(dòng)參數(shù)的控制方程。采用逐級(jí)疊加法對(duì)多級(jí)壓縮系統(tǒng)進(jìn)行了氣動(dòng)計(jì)算。同時(shí)調(diào)整了木材烘干風(fēng)機(jī)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(dòng)參數(shù)。計(jì)算中使用的損失和氣流角模型需要大量的葉柵試驗(yàn)作為支撐。現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)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(jī)的初步設(shè)計(jì)要求。為了準(zhǔn)確、快速地得到初步設(shè)計(jì)方案，將現(xiàn)有的經(jīng)典葉片型線直接用于一維設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)。當(dāng)設(shè)計(jì)負(fù)荷超過原模型時(shí)，采用MISES方法對(duì)S1流面進(jìn)口斷面進(jìn)行分析，得到初始滯后角，如本文對(duì)高負(fù)荷風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)。在S2流面設(shè)計(jì)中，木材烘干風(fēng)機(jī)采用流線曲率法對(duì)S2流面進(jìn)行了流量計(jì)算。為了簡(jiǎn)化計(jì)算過程，將計(jì)算假設(shè)為無粘性和恒定絕熱，忽略了實(shí)際渦輪機(jī)械中的三維、非定常和粘性流動(dòng)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(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。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(jí)間的有效流動(dòng)。

木材烘干風(fēng)機(jī)在實(shí)際應(yīng)用過程中，葉片型線的優(yōu)化可能面臨一個(gè)問題。不同葉片高度的不同進(jìn)水條件導(dǎo)致葉片型線優(yōu)化結(jié)果差異過大，難以對(duì)葉片型線進(jìn)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(shí)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(jì)點(diǎn)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(shí)，木材烘干風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)點(diǎn)的氣動(dòng)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(dòng)分析，提高優(yōu)化過程的快速性。在確定優(yōu)化目標(biāo)時(shí)，綜合考慮了設(shè)計(jì)點(diǎn)的性能和非設(shè)計(jì)條件，木材烘干風(fēng)機(jī)對(duì)有效范圍內(nèi)的剖面性能進(jìn)行了研究。目標(biāo)函數(shù)括號(hào)中的項(xiàng)為設(shè)計(jì)點(diǎn)損失，第二項(xiàng)為有效流入流角范圍，邊界為設(shè)計(jì)點(diǎn)損失的1.5倍，第三項(xiàng)為失速裕度，第四項(xiàng)為有效流入流角范圍內(nèi)的平均損失，第五項(xiàng)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(dòng)性能，分母是原型參考值。木材烘干風(fēng)機(jī)利用加權(quán)因子w對(duì)截面之間的關(guān)系進(jìn)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(jī)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(jī)葉頂間隙形狀發(fā)生變化時(shí)，不可避免地會(huì)引起葉頂及其附近的吸力面和壓力面流場(chǎng)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(jī)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(dòng)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(jī)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(yùn)動(dòng)的重要特征量，其大小可以反映旋渦的強(qiáng)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(shì)，流入量能有效地粘附在吸力面上，因此木材烘干風(fēng)機(jī)渦量相對(duì)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(qiáng)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(qiáng)度增大。木材烘干風(fēng)機(jī)葉尖間隙的大小沿流動(dòng)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(jī)、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。

在木材烘干風(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)。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(dòng)葉區(qū)中間流動(dòng)面內(nèi)的總壓力分布。分析了在設(shè)計(jì)流量下動(dòng)葉區(qū)中流面內(nèi)的總壓分布。由于木材烘干風(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(dòng)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?yàn)楫?dāng)氣流通過葉柵時(shí)，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(jì)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(gè)力達(dá)到平衡，吸力面附近有一個(gè)負(fù)壓區(qū)。由于木材烘干風(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。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。