从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。同时调整了轴流风机相应的攻角、滞后角和损失模型。最后，小型耐热轴流风机，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、C4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，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。

介绍了一套高效高负荷轴流风机的气动设计过程，包括参数选择、叶片形状优化和三维叶片的设计思想。在此基础上，完成了高负荷轴流风机压力比1.20的初步设计，轴流风机，负荷系数高达0.83。其次，在初步设计方案中，小型耐高温高湿轴流风机，通过对轴流风机静叶多叶高处S1流面剖面的协调优化，有效地减少了静叶损失，提高了风机的裕度。同时，采用三维叶片技术，高温轴流风机供应商，提高了定子叶片的端部流动，提高了定子叶片端部区域的工作能力。风机裕度由27.1%扩大到48.8%。优化叶顶间隙形状可以有效地提高轴流风机的性能。采用FLUENT软件对OB-84动叶可调轴流风机在均匀和非均匀间隙下的性能进行了数值模拟，讨论了不同间隙形状对泄漏流场和间隙损失分布的影响。结果表明，在平均叶顶间隙不变的前提下，锥形间隙风机的总压力和效率高于均匀间隙风机，高效区范围扩大，锥形间隙越大，性能改善越显著；锥形间隙改变了间隙内涡量场的分布，减少了叶尖泄漏损失，增强了轴流风机叶片上、中部的功能力。风机的性能低于均匀间隙的性能。锥形叶片的叶尖间隙形状可以作为提高风机性能的重要手段。

不同轴流风机静叶设计点90%叶片高度剖面上的压力分布。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。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。研究了不同静叶对单级风扇级性能的影响。轴流风机带有三个不同定子叶片的单级风扇级的效率特性。从轴流风机中不难看出，端部弯曲定子可以有效地提高裕度，但由于定子损耗的增加，级效率降低了1.39%。前缘弯曲引起的叶片反向弯曲效应被叶片正向弯曲叠加所抵消。舞台效率略有提高，高点提高0.26%。失速边界越近，风扇级效率越明显。同时，轴流风机转子出口顶部的静压力随着定子叶片顶部的功能力的增加而降低（如图21所示，转子叶片出口直径上的静压力）。在方向分布上，将定子出口处的背压设置为接近失速的原型级工况，背压为114451pa，风机的失速裕度进一步从27.1%扩大到48.8%，推迟了叶尖泄漏引起的失速。

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