在耐高温轴流风机机械中，为了防止旋转叶片和固定壳体之间的摩擦，叶片顶部和壳体之间必须有一定的间隙。由于叶尖间隙的存在，不可避免地会发生泄漏流。泄漏流与主流相互作用形成的泄漏涡将影响涡轮机械的内部流场和气动性能，尤其是效率、耐高温轴流风机噪声和稳定的工作范围。因此，耐高温轴流风机，通过改变叶顶间隙形状，对叶顶泄漏流进行综合分析，提高涡轮机械的气动性能具有重要的现实意义和工程参考价值。目前，对叶尖间隙进行了一系列的实验和数值模拟研究，主要集中在叶尖和壳体两个方面。对于叶片顶部，Young等人[4]采用实验方法研究了单槽、双槽和上斜面对涡轮性能的影响。在此基础上，模拟了耐高温轴流风机、类型和位置对轴流风机性能的影响，指出在设计流量下，叶顶双槽结构具有较佳的气动性能，风机效率提高了1.05个百分点。对多级压缩机表明，叶根倒角还可以减小角区的失速，提高工作范围。耐高温轴流风机带肩端间隙涡轮的研究表明，压力侧和吸入侧后缘槽都可以略微增大叶片顶面传热系数，但吸入侧后缘槽可以减小间隙的泄漏损失。
耐高温轴流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耐高温轴流风机叶片的扩散系数。随着流量系数的增大，小型耐高温轴流风机，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，耐高温轴流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，嵌入式耐高温轴流风机，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。
以耐高温轴流风机带后导叶的可调轴流风机模型为研究对象，如图1所示。风扇由集热器、活动叶片、后导叶和扩散器组成。风机转子叶片采用翼型结构，动叶14片，导叶15片，叶轮直径d为1500mm，耐高温轴流风机叶顶间隙delta为4.5mm，风机工作转速为1200r/min，轮毂比为0.6，设计工况安装角为32度，相应设计流量和总压为37.14m3_S-1和2348pa，结构简图给出了叶顶间隙均匀和不均匀的方程，其中前缘间隙和后缘间隙分别为1和2。leand te表示叶片的前缘和后缘。为了保证前缘与后缘的平均间隙为4.5mm，选取六种非均匀间隙进行分析。现代轴流风机的相对径向间隙为0.8%~1.5%[18]，改变后风机叶尖间隙的较小相对径向间隙为1%，满足正常运行的要求，如表1所示。其中方案1~3为渐变收缩型，方案4~6为渐变膨胀型。控制方程包括三维稳态雷诺时均N-S方程和可实现的K-E湍流模型。可实现的K-E模型可以有效地解决旋转运动、边界层流动分离、强逆压梯度、二次流和回流等问题。耐高温轴流风机采用分离隐式方法计算，不锈钢耐高温轴流风机，壁面采用防滑边界条件，压力-速度耦合采用简单算法。采用二阶逆风法离散了与空间有关的对流项、扩散项和湍流粘性系数，忽略了重力和壁面粗糙度的影响。
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