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。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。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。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。
山东烘干风机初步设计完成后，本文的气动设计流程在初步设计中进一步优化了S1流面上叶片和叶片的三维叠加，从而完成了详细的气动设计，达到了设计目标。除求解三维流场的N-S方程外，其余部分由气动中心自己的程序完成，保证了过程的平稳、快速。流量系数的选择通过改变速度三角形的轴向速度来影响转子和定山东烘干风机叶片的扩散系数。随着流量系数的增大，定、转子叶片的扩散系数均减小。本文的初步设计方案设置为图3中箭头所示的方案，限制为0.55。同时，山东烘干风机的流量系数的选择对级效率有影响：级效率随动、静叶进口马赫数的增加而降低；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。转子和定子叶片，而转子叶片进口马赫数略有增加，导致级效率提高；定子进口马赫数随反应性降低而增加，导致定子损失增加。同时，反应性的大小意味着转子和定子叶片需要达到的静压上升的大小。随着反应性的增加，动叶扩压系数增大，静叶扩压系数随反应性的减小而增大。本文选取一定的反应性使转子和定子叶片的扩散系数基本相同。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。
通过对山东烘干风机设计参数和S2设计参数的多次迭代，得到了一个接近设计要求的初步三维设计方案。从表2可以看出，初步设计方案的气动参数与一维设计结果吻合较好。风机设计过程中一维参数的设计精度足以支持设计工作的进一步发展。表2显示了一维设计结果和初步设计的平均质量参数。由表2可以看出，单级风机平均半径处的负荷系数约为1.0，甚至高于普通航空发动机压气机的负荷系数。同时，单级风机的反应性略大于0.5，平均负荷分布在静、动叶片上，使山东烘干风机叶片展开中部的弯曲角度达到40度以上，扩压系数达到0.5以上。从出版的文献中不难找到。考虑到轴流风机制造成本的限制，扩压系数接近0.6，基本达到了无主动流量控制技术的亚音速轴流风机的设计极限。然而，在山东烘干风机设计结果与设计目标的压力比与效率之间仍存在一定的差距，需要进一步的详细设计来弥补。由于本文设计的单级风机的负荷比设计中采用的经验公式高，因此有必要对每排叶片的稠度和展弦比进行调整。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。初步设计方案如图所示。6和7，以及表3所示的气动性能，其中载荷系数由叶尖的切线速度定义。
在山东烘干风机叶片前缘形成了C形轴向速度分布，在翼型阻力的作用下，流入流的轴向速度减小，形成了一个低速区。吸入面沿转子旋转的相反方向形成横向压力梯度。根据机翼理论，通过吸力面的速度高于通过压力面的速度，吸力面后缘形成高速区。进一步讨论了动叶区中间流动面内的总压力分布。分析了在设计流量下动叶区中流面内的总压分布。由于山东烘干风机叶片压力面所做的工作，压力面上的总压力明显高于吸力面上的总压力，总压力沿动叶片旋转方向由压力面逐渐下降到吸力面。总压逐渐升高，但吸入面略有变化。这是因为当气流通过叶栅时，从吸力面到相邻叶片压力面的离心力沿叶片高度逐渐增大。为了抵消离心力的影响，将叶片设计为扭曲叶片后，沿叶片高度方向产生横向压力梯度，使两个力达到平衡，吸力面附近有一个负压区。采用B-L（Baldwin-Lomax）湍流模型和AGS（Abu-Ghamman-Shaw）旁路过渡模型描述了过渡过程。由于山东烘干风机叶片的吸入面和压力面之间的压差较大，位于压力侧的流体通过叶尖间隙流向吸入面，导致叶尖间隙中的泄漏流。泄漏流与主流相互作用，产生较大的泄漏损失。