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，本文设计了一台不锈钢耐高温轴流风机，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。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、不锈钢耐高温轴流风机三维叶型技术，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，优化了不锈钢耐高温轴流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。这是由于叶尖涡度强度随间隙的均匀变化而略有变化，对泄漏流影响不大，而叶尖前缘涡度强度显著增大，导致叶尖a减小，总流量减小，能量降低，从而提高了风机效率。

不锈钢耐高温轴流风机在实际应用过程中，叶片型线的优化可能面临一个问题。不同叶片高度的不同进水条件导致叶片型线优化结果差异过大，难以对叶片型线进行过度优化。为此，本文提出了多截面轮廓协同优化的方法，建立了轮廓几何与轮廓目标函数之间的关系，使得到的轮廓满足三维实际要求。在优化过程中，增加了叶片型线的几何分析和设计点气流角的调整模块，以保证获得的叶片型线能达到与原型相同的气流转向能力。同时，不锈钢耐高温轴流风机设计点的气动性能满足一定要求，否则，可以以罚函数的形式尽快完成叶型的气动分析，提高优化过程的快速性。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，不锈钢耐高温轴流风机对有效范围内的剖面性能进行了研究。目标函数括号中的项为设计点损失，第二项为有效流入流角范围，边界为设计点损失的1.5倍，第三项为失速裕度，第四项为有效流入流角范围内的平均损失，第五项为平均损失差的方差。有效流入角范围内的分布。分子是分析叶片外形的气动性能，分母是原型参考值。不锈钢耐高温轴流风机利用加权因子w对截面之间的关系进行加权，设置目标函数，得到损失小、失速裕度高的多截面S1剖面。各参数的权重和各截面的权重系数决定了优化目标是集中于中间截面的性能，以及中间截面的损失和末端截面的失速裕度。由于受叶片端部弯曲的影响，三维叶片的攻角几乎为零，并且由于端部流动的改善，载荷甚至略高于原型直叶片。

不锈钢耐高温轴流风机四种不同结构尺寸的半圆形轴缝。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。套管壁环对简单不锈钢耐高温轴流风机性能的影响。结果表明，环形结构能有效地削弱叶顶间隙涡，甚至***其产生，有效地提高了风机的总压和效率。全冠、部分冠和加强型部分冠对不锈钢耐高温轴流风机气动性能的影响。结果表明，部分冠形能削弱泄漏流和二次流的强度，与全冠形相比，部分冠形的效率提高了0.6%。Satish Koyyalamudi和Nagpurwala[17]对离心式压缩机的导叶进行了处理。结果表明，改进后的压气机峰值效率降低了0.8%~1%，失速裕度提高了18%，阻塞流量提高了9.5%。叶顶间隙形态的研究主要集中在离心式、轴流式压缩机和涡轮上，而叶顶间隙形态对轴流风机特别是动叶可调轴流风机性能影响的研究相对较少。考虑到优化叶顶间隙形状可以有效地提高风机的性能，对OB-84动叶可调轴流风机在均匀间隙、逐渐收缩和逐渐膨胀等六种非均匀间隙下的性能进行了三维数值模拟。比较了不同叶尖间隙形状下的内部流动特性、总压分布和叶轮作用力，分析了渐缩型和渐扩型。间隙对风机性能影响的内在机理。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。