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，本文设计了一台烘干房耐高温风机，其压力比为1.20，负荷系数为0.83。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。在确定优化目标时，综合考虑了设计点的性能和非设计条件，烘干房耐高温风机对有效范围内的剖面性能进行了研究。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、烘干房耐高温风机三维叶型技术，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，优化了烘干房耐高温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。

根据以往对烘干房耐高温风机亚音速定子叶片的研究，前缘弯曲用于匹配迎角[20]，根部弯曲高度为20%，端部弯曲角度为20，顶部弯曲高度为30%，端部弯曲角度为40，如图18左侧所示。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。弯曲高度和弯曲角度的选择是基于流入流的流动角度条件：如图5中蓝色箭头所示，定子叶片的流入角度受上游动叶片的影响，靠近端壁有两个不符合主流分布趋势的区域，而弯曲高度末端弯板的T应覆盖与流动角度匹配的区域；末端弯板角度的选择基于区域和主流流动角度之间的差异。

根据前面的研究，烘干房耐高温风机前缘弯曲的定子叶片可以有效地消除流入攻角，但叶片的局部端部弯曲会导致叶片局部反向弯曲的形状效应。结果表明，三段小翼可以改善叶栅顶部的流动状况，并在不同程度上削弱泄漏涡的强度。在保证端部攻角减小的同时，定子叶片端部的阻塞量增大，损失增大。在端部弯曲建模的基础上，适当叠加叶片正弯曲建模，可以减小端部攻角，保证定子叶片和级间的有效流动。通过实验设计的方法，得到了合适的前弯参数：烘干房耐高温风机弯曲高度60%，轮毂弯曲角度40，翼缘弯曲角度20，基本符合以往研究得出的弯曲叶片设计参数选择规则。不同叶栅的吸力面径向压力梯度和出口段边界层边界的径向压力梯度可以很好地进行比较。在带端弯和正弯叶片的三维复合叶片表面，存在两个明显的径向压力梯度增大区域，形成从端弯到流道中径的径向力，引导烘干房耐高温风机叶片表面边界层的径向重排。从出口段附面层的边界形状可以看出，复合三维叶片试图使叶片的径向附面层均匀化，消除了叶片角部区域的低能流体积聚，对提高叶片边缘起到了明显的作用。

通过在烘干房耐高温风机叶尖压力面附近扩展合适的叶尖平台，可以有效地减小叶尖泄漏和气动损失。模拟了三种烘干房耐高温风机不同长度和初始位置的吸力面小翼叶栅的内部流场。当优化后的叶片型线三维叠加时，烘干房耐高温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。结果表明，三段小翼可以改善叶栅顶部的流动状况，并在不同程度上削弱泄漏涡的强度。周志华等[10]计算了某型涡轴发动机高压涡轮一级的三维流场。结果表明，锥形间隙能有效地控制间隙内的泄漏流速，减少间隙内的堵塞，从而提高其整体性能。在套管处理方面，Yang等人[11]发现自循环壳体处理后压缩机的稳定流量范围明显增大，这是由于叶片负荷降低、低能流体吸附能力降低和周向流量畸变能力降低所致。烘干房耐高温风机的不同分区数的非轴对称套管处理。实验表明，合理的非轴对称壳体处理结构可以使压缩机的稳定裕度提高13%，峰值效率提高0.8%。提率的原因是加工槽对压气机叶顶流场产生低频非定常影响信号。烘干房耐高温风机在低速压缩机上测试了不同结构的斜槽壳体处理。实验表明，合理的配置可以提高压缩机效率1%~2%，而不会对失速裕度产生不利影响。