从嵌入式耐高温轴流风机的一般参数出发，通过一维径向参数和子午向径向参数的设计，得到了初步设计方案的性能预测和几何参数。初步方案利用现有的标准叶片型线对三维叶片进行几何建模，通过求解三维稳定流场对初步设计方案进行验证。一维参数设计主要是求解平均半径气动参数的控制方程。采用逐级叠加法对多级压缩系统进行了气动计算。本文以方案中嵌入式耐高温轴流风机的定子叶片为例进行了详细设计，优化了S1流面叶型，嵌入式耐高温轴流风机采用三维叶片技术改善了定子叶栅内的流动。同时调整了嵌入式耐高温轴流风机相应的攻角、滞后角和损失模型。后，得到了平均半径和子午线流型下的基本气动参数。计算中使用的损失和气流角模型需要大量的叶栅试验作为支撑。现有的实验改进模型包括经典亚音速叶片型线NACA65、***和BC10，基本满足了风机的初步设计要求。为了准确、快速地得到初步设计方案，将现有的经典叶片型线直接用于一维设计和初步设计。当设计负荷超过原模型时，采用MISES方法对S1流面进口断面进行分析，得到初始滞后角，如本文对高负荷风机的设计。在S2流面设计中，嵌入式耐高温轴流风机采用流线曲率法对S2流面进行了流量计算。为了简化计算过程，将计算假设为无粘性和恒定绝热，忽略了实际涡轮机械中的三维、非定常和粘性流动特性，引入了叶排损失来表示叶栅中流体粘度的影响。通过三维流场的数值分析，修正了求解S2流面过程中的损失，并通过迭代得到了初步设计方案。

GAMBIT软件用于嵌入式耐高温轴流风机模型建立和网格生成。考虑到嵌入式耐高温轴流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，以保证嵌入式耐高温轴流风机网格质量。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。从图中不难看出，原型直叶片的进口具有明显的正攻角，端弯叶片的载荷由于分离流动而减小。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嵌入式耐高温轴流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。

嵌入式耐高温轴流风机叶尖涡度的增大可以有效地阻碍泄漏流的通过，使嵌入式耐高温轴流风机泄漏流与主流混合造成的损失减小，叶片前缘泄漏量的增加小于中、后缘泄漏量的增加。总体上，漏风量减少，提高了风机的性能。这与参考文献中得到的前、后缘对嵌入式耐高温轴流风机总压损失系数的影响是一致的。为了准确、快速地得到初步设计方案，将现有的经典叶片型线直接用于一维设计和初步设计。随着间隙的逐渐增大，叶顶前部的涡度强度增大，后缘的涡度强度减小，总体变化较小，泄漏量略有增加。叶片吸力前缘中部涡度强度略有增加，沿弦长方向吸力面中部和后部涡度强度基本不变。嵌入式耐高温轴流风机叶片前缘附近的涡度强度急剧增加。这是由于前缘点高度的变化导致的叶尖流动角度的变化。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。虽然方案6的进风速度有所降低，但由于叶顶和后缘附近的涡度强度降低，嵌入式耐高温轴流风机效率总体降低，相应的泄漏面积和泄漏流量增大。轴向速度分布可以反映转子叶片流道内的流动能力和分离尾迹区的特征。因此，转子叶片出口轴向速度分布的径向分布如图6所示，用于分析流量。由于叶根和叶顶端壁附件的附面层较厚，导致流体流过该区域后的轴向速度较小，而叶顶附件又因泄漏存在使轴向速度进一步减小。