高溫烘箱風(fēng)機(jī)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。流量系數(shù)的選擇通過改變速度三角形的軸向速度來(lái)影響轉(zhuǎn)子和定高溫烘箱風(fēng)機(jī)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。前緣點(diǎn)渦度強(qiáng)度的增加阻礙了吸力面附近的流入，也降低了主流與泄漏流的混合程度。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)，高溫烘箱風(fēng)機(jī)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。

GAMBIT軟件用于高溫烘箱風(fēng)機(jī)模型建立和網(wǎng)格生成。考慮到高溫烘箱風(fēng)機(jī)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，以保證高溫烘箱風(fēng)機(jī)網(wǎng)格質(zhì)量。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(wàn)、245萬(wàn)、286萬(wàn)和337萬(wàn)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(wàn)和286萬(wàn)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(wàn)。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。其中動(dòng)葉面積198萬(wàn)片，集熱器、導(dǎo)葉面積和擴(kuò)壓管網(wǎng)格數(shù)分別為30萬(wàn)片、26萬(wàn)片和32萬(wàn)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)中的高溫烘箱風(fēng)機(jī)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。

與均勻間隙相比，高溫烘箱風(fēng)機(jī)在平均葉頂間隙不變的前提下，1~3級(jí)間隙方案下的風(fēng)機(jī)總壓力和效率均高于均勻間隙方案下的風(fēng)機(jī)總壓力和效率；前導(dǎo)間隙越大，尾隨間隙越小，性能越明顯。改進(jìn)是，但隨著高溫烘箱風(fēng)機(jī)間隙的逐漸收縮，風(fēng)機(jī)的性能改善逐漸減??；在設(shè)計(jì)流量下，方案2和方案3下的總壓力分別增加20。對(duì)于PA和22PA，高溫烘箱風(fēng)機(jī)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(shí)，方案1-3對(duì)應(yīng)的區(qū)（>81%）變寬，根據(jù)總壓的趨勢(shì)，喘振裕度增大，穩(wěn)定工作范圍提高。但4-6級(jí)進(jìn)風(fēng)機(jī)的總壓和效率均低于均勻間隙，隨著間隙的增大，風(fēng)機(jī)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(jié)果與參考文獻(xiàn)中給出的結(jié)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(yīng)的流量范圍增大，高溫烘箱風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定工作區(qū)增大，設(shè)計(jì)流量和左效率明顯提高，措施簡(jiǎn)單，易于實(shí)施。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?？紤]到風(fēng)機(jī)選型中參數(shù)裕度過大，導(dǎo)致軸流風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)流量的左側(cè)運(yùn)行，可以將變細(xì)的間隙形狀作為提高風(fēng)機(jī)性能的手段。為了分析不同葉尖間隙形狀下風(fēng)機(jī)性能變化的內(nèi)在機(jī)理，進(jìn)行了內(nèi)部流動(dòng)特性和葉輪能力分析。