一种冷却风扇用高性能翼型的制作方法
【专利摘要】一种冷却风扇用高性能翼型，最大厚度为翼型弦长的12％，最大厚度位置在距前缘30％弦长处，最大弯度为弦长的5％，最大弯度位置在距前缘34％处。当翼型所在坐标系的原点为翼型的前缘点时，X轴与弦线重合，方向由翼型前缘指向翼型后缘，Y轴垂直于X轴并指向翼型中弧线弯曲的方向。本发明给出了翼型的上表面和下表面所对应的坐标，采用插值法将各坐标点连接，即得到冷却风扇用高性能翼型。本发明能够很好的匹配低转速风扇工作雷诺数小的特殊工况，并且在应用到实际风扇叶片上以后，能够显著地提高风扇效率，降低风扇噪声。本发明的升阻比增量可达20～40％，并且强度更好，更适合实际加工使用。
【专利说明】
-种冷却风扇用高性能翼型
技术领域
[0001] 本发明设及风机领域，具体是一种冷却风扇用高性能翼型。
【背景技术】
[0002] 高性能翼型，指的是翼型在特定的工况下具有较大的升阻比。翼型的升阻比二翼 型升力/翼型阻力，该值越大，表明该翼型的气动综合性能越好，具体设及针对低转速风扇， 工作雷诺数小于106的实际工况而设计的翼型
[0003] 随着工业技术的发展，低转速风扇在居民生活与工业生产中的应用越来越广泛， 如吊扇、空调风扇、冷却风扇等。风扇叶片是决定风扇性能的主要部件，而叶片的剖面形状 (翼型）又是决定风扇叶片性能的关键。现有资料文献中已有多种翼型，其中最先进的翼型 莫过于航空工业中使用的飞机机翼翼型，其它工业领域一般采用现有的航空翼型，而对翼 型的研究投入很少。但由于使用条件的差异，主要是雷诺数等方面的差异(航空用翼型工作 雷诺数一般大于1〇6)，故采用现有航空翼型做风扇叶片剖面形状，并不能充分发挥翼型最 佳作用。低转速风扇所使用的现有翼型与实际工况匹配性不好，限制了风扇效率的提高，一 定程度上造成了资源的浪费。
[0004] 在授权公告号为CN 102945292 B的专利中公开了一种汽车发动机翼型斜流冷却 风扇的确定方法；
[0005] 在公开号为CN 104295527 A的发明创造中公开了一种机翼型风扇叶及风扇；
[0006] 在公开号为CN 105351248 A的发明创造中公开了一种风扇用高性能翼型；
[0007] 在公告号为CN 204186641 U的专利中公开了一种机翼型风扇叶及风扇；
[000引在申请号为CN201210038403.6的发明创造中公开了一组风扇用变曲率弧形等厚 板翼型；
[0009] 在专利号为4692098的专利中公开了AIRFOIL FOR HIGH EFFICIENCY/HIGH LIFT FAN；
[0010] 在专利号为US7758303B1 的专利中公开了FLADE FAN mH DIF阳RENT INNER AND OUT邸 AIRFOIL STAGG邸 ANGLES AT A SHROUD T肥RE 邸T肥EN;
[0011] 在公开号为US2011/0182740 A1的发明创造中公开了一种FAN AIRFOIL SHEATH;
[0012] 在公开号为US2014/0154083 A1的发明创造中公开了一种FAN BLADE W口H FLEXIBLE AIRFOIL WING
[0013] 在公开号为US2015/0037164 A1的发明创造中公开了一种AIRFOIL FOR BLADE;
[0014] 在公开号为US2016/00033048 A1的发明创造中公开了一种AIRFOIL WITH THICKE肥D BOOT AND FAN AND ENGI肥 INCORPORATING SAME。
[0015] 其中一种风扇用高性能翼型（申请公布号:CN 105351248 A)与本发明要求的较大 升阻比最为接近，但其升阻比不能满足本发明要求，且实现方法不同。
【发明内容】
[0016] 为克服现有技术中存在的低转速风扇叶片所使用的翼型与实际工况匹配性不佳 的不足，本发明提出了一种冷却风扇用高性能翼型。
[0017] 本发明的最大厚度为翼型弦长的12%，最大厚度位置在距前缘30%弦长处，最大 弯度为弦长的5%，最大弯度位置在距前缘34%处。
[0018] 当弦长为100时，翼型上表面的方程为：
[0019] y = 〇. 017+0.54X-2.081x2+4.562x3-3.269x4+1. 〇23又5
[0020] 当弦长为100时，翼型下表面的方程为：
[0021] y = -0.005-0.546X+7.267x2-8.0647x3+9.2169x4-11.129x5+13.086/
[0022] 当翼型所在坐标系的原点为翼型的前缘点时，X轴与弦线重合，方向由翼型前缘指 向翼型后缘，Y轴垂直于X轴并指向翼型中弧线弯曲的方向。
[0023] 当所述翼型的弦长均为1时，翼型的上表面和下表面所对应的坐标如下：
[0024]
[0026]
[0027] 采用插值法将各坐标点连接，即得到冷却风扇用高性能翼型。
[0028] 本发明能够很好的匹配低转速风扇工作雷诺数小的特殊工况，并且在应用到实际 风扇叶片上W后，能够显著地提高风扇效率，降低风扇噪声。
[0029] 本发明从机翼翼型研究出发，首先结合低转速风扇的使用工况，采用航空工业的 气动分析技术，设计出与风扇实际工况匹配良好的高性能的风扇专用翼型。经过理论分析、 数值模拟、实验验证W及风扇实际应用，设计出一种冷却风扇用高性能翼型。
[0030] 本发明运用航空空气动力学的二维低速翼型的相关理论、原理与方法，结合本发 明翼型的实际使用工况条件，设计出了高升阻比的风扇用翼型。
[0031] 由图3、图4、图5、图6和表1可见，在设计升力系数(C L《0.7)时，本发明翼型的升 阻比比现有的化A服-Y翼型的升阻比大，而且本发明翼型相对厚度大于化A服-Y翼型，强度 更好，更适合实际加工使用。另外，本发明翼型的升阻比也比现有的RAF-6E翼型的升阻比 也大得多。总之，本发明翼型的性能(升阻比）高于现有的传统翼型(RAF-6E和CLA服-Y)的升 阻比，升阻比增量可达20~40%。
[0032] 表1本发明与其他翼型升阻比对比
[0033]
【附图说明】
[0034] 图1是风扇用高性能翼型的剖面示意图。
[0035] 图2是风扇用高性能翼型的外形图。
[0036] 图3是不同翼型的升力化~阻力CD曲线；其中：图3a的雷诺数Re = 6.5 X105,图3b 的雷诺数Re = 9.7X105,图3c的雷诺数Re = 1.3 X 1 〇4。
[0037] 图4是不同翼型的升阻比化/CD~升力化曲线，其中：图4a的雷诺数Re = 6.5Xl〇s; 图4b的雷诺数Re = 9.7X105;图4c的雷诺数Re = 1.3 X 1 〇4。
[0038] 图5是本发明翼型的理论计算升阻比与风桐实验升阻比比较，其中：图5a的雷诺数 Re = 6.5，风速V = 20m/s X 1 〇5;图化的雷诺数Re = 9.7 X 1 〇5，风速V = 30m/s;图5c的雷诺数Re = 1.3X104,风速 V=40m/s。
[0039] 图6是本发明翼型的设计计算压力分布与实验压力分布的比较，其中：图6a的雷诺 数Re = 6.5 X 1〇5，风速V= 20m/s;图6b的雷诺数Re = 9.7 X 1 〇5，风速V = 30m/s;图6c的雷诺数 Re = 1.3Xl〇4,风速 V=40m/s。
[0040] 图中；
[0041] 1.翼型前缘;2.翼型上表面;3.翼型下表面;4.翼型弦线;5.翼型后缘;7.本发明翼 型;8. NACA0012翼型；9. RAF-6E翼型；10.化A服-Y翼型；11.试验值；12.上表面计算值；13.下 表面计算值；14.上表面的试验值；15.下表面的试验值;f.翼型最大弯度;xf.翼型最大弯度 处的横坐标值；C.弦长；t.翼型最大弯度；xt.翼型最大弯度处的横坐标值，6.NACA4412翼 型。
【具体实施方式】
[0042] 本实施例是一种冷却风扇用高性能翼型，其设计原理是:采用航空工业的气动分 析技术，设计出与风扇实际工况匹配良好的高性能的风扇专用翼型。由于翼型的主要性能 很大程度上取决于其上、下表面或中弧线的形状，尤其是低速翼型，因此通过进一步研究已 设计的高性能风扇专用翼型的上、下表面的规律特性，给出了风扇用高性能翼型上、下表面 的分布规律、满足的方程及形状，参见图1。
[0043] 根据上述设计原理，本实施例提出一种被命名为514-1的高性能风扇用翼型。该翼 型的最大厚度为翼型弦长的12%，最大厚度位置在距前缘30%弦长处，最大弯度为弦长的 5%，最大弯度位置在距前缘34%处。
[0044] 定义弦长为100时，翼型上表面的方程为：
[0045] y = 〇. 017+0.54X-2.081x2+4.562x3-3.269x4+1. 〇23又5
[0046] 定义弦长为100时，翼型下表面的方程为：
[0047] y = -〇. 005-0.546X+7.267x2-8.0647x3+9.2169x4-11.129x5+13.086/
[0048] 定义翼型所在坐标系的原点为翼型的前缘点，X轴与弦线重合，方向由翼型前缘指 向翼型后缘，Y轴垂直于X轴并指向翼型中弧线弯曲的方向。
[0049] 所述翼型的弦长均为1时，则翼型的上表面和下表面所对应的坐标如下：
[0化1 ]
[0052]采用插值法将各坐标点连接，即得到本实施例的冷却风扇用高性能翼型，见图2。
【主权项】
1. 一种冷却风扇用高性能翼型，其特征在于，所述冷却风扇用高性能翼型的最大厚度 为翼型弦长的12%，最大厚度位置在距前缘30%弦长处，最大弯度为弦长的5%，最大弯度 位置在距前缘34%处。2. 如权利要求1所述冷却风扇用高性能翼型，其特征在于， 当弦长为100时，翼型上表面的方程为： y = 0.017+0.54x-2.081x2+4.562x3-3.269x4+l. 023x5 当义弦长为100时，翼型下表面的方程为： y = -0.005-0.546x+7.267x2-8.0647x3+9.2169x4-l 1.129x5+13.086x6 当翼型所在坐标系的原点为翼型的前缘点，X轴与弦线重合，方向由翼型前缘指向翼型 后缘，Y轴垂直于X轴并指向翼型中弧线弯曲的方向。3. 如权利要求1所述冷却风扇用高性能翼型，其特征在于， 所述翼型的弦长均为1时，则翼型的上表面和下表面所对应的坐标如下：采用插值法将各坐标点连接，即得到冷却风扇用高性能翼型。
【文档编号】F04D29/38GK106050739SQ201610585380
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月22日 公开号201610585380.9, CN 106050739 A, CN 106050739A, CN 201610585380, CN-A-106050739, CN106050739 A, CN106050739A, CN201610585380, CN201610585380.9
【发明人】王超, 张胜利, 马晓军, 逯九利
【申请人】西安航空制动科技有限公司