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，本文设计了一台山东烘干风机，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。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。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、山东烘干风机三维叶型技术，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，优化了山东烘干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。
本文列举了山东烘干风机静音扇叶，说明了S1流面优化设计在风机详细设计过程中的作用。根系顶部三个横截面的流入条件不同，如表3所示。山东烘干风机叶尖间隙的大小沿流动方向减小，即叶片叶尖越靠近壳体，泄漏旋涡越靠近叶片上部和中部。根部设计点的进口气流角较大，山东烘干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，山东烘干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。但由于山东烘干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。
山东烘干风机在0.05lt;rlt;0.4的范围内，a的变化很小。当0.4lt;rlt;0.85时，_a逐渐增大，在85%叶高时达到较大值，说明该区域具有更大的机械能和更强的循环能力。级效率随流量系数的增加而降低，执行机构叶片损失随T进口载荷的增加而增加。与均匀间隙相比，方案2和方案6的叶尖间隙形状在0lt;rlt;0.5时基本保持不变，说明叶尖间隙形状的变化对叶片底部到中部没有影响，但在方案2下，山东烘干风机叶尖间隙高于均匀间隙，而叶片TiP间隙小于均匀间隙。这是由于叶尖涡度强度增大，泄漏流减弱，叶片前缘涡度明显增大和减小。减轻了主流与泄漏流的相互作用，削弱了泄漏涡的强度，增强了叶片中上部的流动能力，增加了获得的能量。在方案6中，在0.5lt;rlt;0.85的范围内，均匀间隙也略有增大，但接近较大的速度明显减小。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。ENcy略有下降。也就是说，为了更直观地反映山东烘干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。