为了探索大负荷大流量风机的关键气动设计技术和内部流动机理，本文设计了一台干燥箱风机，其压力比为1.20，负荷系数为0.83。也就是说，为了更直观地反映干燥箱风机叶顶间隙形状变化对叶顶附近速度场的影响，90%叶片高度截面的轴向速度分布如图7所示。详细研究了流量系数、反力等设计参数的影响规律，给出了相应的选择原则。分析了叶片负荷调节、叶片弯曲和叶片端部弯曲对叶栅流动、级匹配和级性能的影响，给出了高负荷轴流风机三维叶片设计的基本原则。同时，开发了S1流面协同优化方法，取得了较好的效果。降低了定子损耗，增大了风机裕度。高压风机的设计通常采用离心风机，但离心风机存在迎风面积大、流量小、效率低等缺点。针对大流量、高压力比、率的设计要求，如何完成单级轴流设计成为研究的***。长期以来，轴流风机的设计方法得到了发展。从孤立叶型法、叶栅法、降功率法到目前广泛采用的准三维、全三维气动设计方法，甚至到S1流面叶型优化[6]、三维叶型优化、干燥箱风机三维叶型技术，已经有了大量的研究工作。用于提高设计方法的准确性和快速性。以率、高负荷为设计目标，通过合理选择总体参数，优化了干燥箱风机流面叶片的初步设计和三维叠加，实现了轴流风机的气动设计。

本文列举了干燥箱风机静音扇叶，说明了S1流面优化设计在风机详细设计过程中的作用。模拟和试验结果表明，轴向缝处理技术不仅能达到稳定膨胀效果，而且能在设计速度下提***率和压力比。根系顶部三个横截面的流入条件不同，如表3所示。根部设计点的进口气流角较大，干燥箱风机工作范围不同于其它两段。由于转子叶片泄漏流的影响，顶部马赫数较小，工作范围较大。采用多岛遗传算法进行优化，种群44，孤岛7，代数7。三个截面共优化了22个叶片型线参数，包括较大厚度位置、安装角度、中弧控制点、吸入面控制点等。当优化后的叶片型线三维叠加时，干燥箱风机叶片上半部分略微向后弯曲，可能导致优化后的定子叶片损失增加。将优化后的静叶***到级环境中，得到了三维数值模拟结果。在设计点流量下，静叶吸力面边界层变薄，堵塞面积减小。计算了级间环境下两叶型风机特性线和两定子叶片变攻角特性线。从图17可以看出，定子叶片损失减小，裕度增大，这与不同截面的S1流面性能分析结果相似。但由于干燥箱风机气流角的匹配问题，级效率没有明显提高，之间失速裕度由27.1%提高到34.9%。针对叶片高度方向的不均匀进口流动情况，在详细设计中采用了端部弯曲技术来匹配定、转子叶片之间的流动角。

GAMBIT软件用于干燥箱风机模型建立和网格生成。模拟了三种干燥箱风机不同长度和初始位置的吸力面小翼叶栅的内部流场。考虑到干燥箱风机叶片翼型结构的复杂性和顶部区域的三维流动，首先选择三角形网格划分叶片顶部，并利用尺寸函数对网格进行细化，以保证干燥箱风机网格质量。其它区域的网格划分为动叶区域网格作为参考，采用结构化/非结构化混合网格。为了保证精度和网格***性，对原风机在216万、245万、286万和337万网格条件下的性能进行了模拟。结果表明，随着网格数量的增加，总压和效率逐渐接近样本值，337万和286万网格的总压和效率偏差分别为0.085%和0.024%。综合模拟精度和网格数确定了所用的总网格数。这个数字是286万。其中动叶面积198万片，集热器、导叶面积和扩压管网格数分别为30万片、26万片和32万片。在模拟叶尖间隙形状的变化之前，将原始风扇的模拟结果与参考文献中的干燥箱风机性能进行了比较。结果表明，在33.31-46.63m3_s-1流量范围内，总压和效率的平均相对误差分别为3.0%和1.5%，表明结果能够反映风机的实际性能。

与均匀间隙相比，干燥箱风机在平均叶顶间隙不变的前提下，1~3级间隙方案下的风机总压力和效率均高于均匀间隙方案下的风机总压力和效率；前导间隙越大，尾随间隙越小，性能越明显。前缘点涡度强度的增加阻碍了吸力面附近的流入，也降低了主流与泄漏流的混合程度。改进是，但随着干燥箱风机间隙的逐渐收缩，风机的性能改善逐渐减小；在设计流量下，方案2和方案3下的总压力分别增加20。对于PA和22PA，干燥箱风机效率分别提高0.69%和0.70%，特别是在小流量情况下。方案2和方案3的效率分别提高1.16%和1.20%。同时，方案1-3对应的区（gt;81%）变宽，根据总压的趋势，喘振裕度增大，稳定工作范围提高。但4-6级进风机的总压和效率均低于均匀间隙，随着间隙的增大，风机的性能下降更大。方案6的总压力和效率分别降低了15pa和0.14%。模拟结果与参考文献中给出的结果一致。以上分析表明，在相同流量范围的前提下，锥形间隙的区变宽，相应的流量范围增大，干燥箱风机的稳定工作区增大，设计流量和左效率明显提高，措施简单，易于实施。考虑到风机选型中参数裕度过大，导致轴流风机在设计流量的左侧运行，可以将变细的间隙形状作为提高风机性能的手段。为了分析不同叶尖间隙形状下风机性能变化的内在机理，进行了内部流动特性和叶轮能力分析。