一种风机叶片及设计方法
【专利摘要】一种通风机叶片及其设计方法，其应用领域主要适用于工况条件带正压的轴流通风机。该叶片由前后两部分曲率半径不同的圆弧板翼型接合而成，简称双弧板翼型。整体的双弧板翼型在满足理论设计得出的叶片几何参数同时，将前弧板翼型进口几何角、后弧板翼型出口几何角、接合部3所处翼弦位置作为设计的参考变量，调整参考变量取值，可显著改善风机性能，兼具理论设计与经验设计的可预测性和灵活性。
【专利说明】一种风机叶片及设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种通风机叶片及其设计方法，其应用领域主要适用于工况条件带正压的轴流通风机。
【背景技术】
[0002]轴流通风机叶片设计通常可分为理论设计与经验设计两类方法。
[0003]理论设计根据通风机工况条件、性能要求，依照孤立翼型法或平面叶栅法进行计算，得出每个叶栅截面的叶片几何参数。其优点在于可预测性强，通过改变某种设计参数可调整特定风机性能。但理论设计多使用经典翼型如等厚度板或圆弧板翼型，在复杂工况下，经典翼型性能并不理想，适用性较差。
[0004]经验设计通过长期工程积累，应对一系列特定的工况要求，储备了各类不同的翼型曲线来满足设计性能。但没有与性能参数简单对应的设计参数修正项，通常不具备可预测性。
【发明内容】
[0005]本发明目的是提供一种设计上简单可行，在复杂工况条件下，尤其是带正压工况时具有良好性能的通风机叶片及其设计方法。
[0006]为了满足正压工况的风机性能，风机叶片的翼型中线后部曲率半径通常小于前部曲率半径，本发明提出的技术方案为:前后两部分分别由不同曲率半径的圆弧板翼型接合而成，简称双弧板翼型。
[0007]此新型叶片与传统叶片共有的必要技术特征在于:作为接合而成的整体叶片，其叶片几何参数应满足理论设计得出的叶片几何参数。
[0008]此新型叶片的技术创新点在于:将前弧板的翼型进口几何角，后弧板的翼型出口几何角，接合部所处翼弦位置作为参考变量，修改叶片几何参数，可明显影响通风机性能，并获得较好的正压工况性能曲线。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1:本发明【具体实施方式】中，双弧板翼型叶片总体示意图。
[0010]图2:本发明【具体实施方式】中，双弧板翼型叶片设计示意图。
【具体实施方式】
[0011 ] 以下结合说明附图，进一步解释双弧板翼型叶片的【具体实施方式】。
[0012]如图1所示，双弧板翼型叶片由独立的两部分弧板1、2构成，但并非简单拼合而成，其各孤立翼型截面的整体叶片几何参数应满足理论设计得出的叶片几何参数，如弦长、相对厚度、气流转折角、叶片安装角等。
[0013]如图2所示,弧板I为前弧板,弧板2为后弧板,设计参数有:前弧板圆心01、前弧板曲率半径R1、前弧板翼型进口几何角B1、后弧板圆心02、后弧板曲率半径R2、后弧板翼型出口几何角B2、双弧板接合部3。
[0014]如图2所示，设计时将前弧板圆心01、后弧板圆心02以及双弧板接合部3三点共线，以保证双弧板结合处相切光滑过渡。
[0015]如图2所示，前弧板I曲率半径Rl大于后弧板2曲率半径R2，一般情况下，风机叶片迫使气流方向改变，且气流与叶片接触产生摩擦阻力，气流动压耗散，一部分动压转化为静压，并导致静压逐渐上升，在叶片后部产生静压恢复区。根据流动分离理论，在静压恢复区内由于静压上升产生逆压梯度，容易导致叶片附面层的流动分离，致使通风机效能下降。而在正压工况下，出口静压大于入口静压，因此出口处静压向叶片流道内发展，逆压梯度进一步增加，流动分离加剧。为了满足正压工况的风机性能，风机叶片的翼型中线后部曲率半径通常小于前部曲率半径。通过增大叶片后部的曲率，即减小其曲率半径，使叶片压迫气流流线发生更剧烈的变化，可以以此使气流获得更高的动能来克服出口正压，来抑制流动分离，所以采用前弧板I曲率半径Rl大于后弧板2曲率半径R2的双弧板翼型符合空气动力学理论。
[0016]如图2所示，在不改变整体的叶片几何参数的同时，调整前弧板圆心01、前弧板曲率半径R1、后弧板圆心02、后弧板曲率半径R2，可改变前弧板翼型进口几何角B1、后弧板翼型出口几何角B2、接合部3所处翼弦位置。而翼型进口几何角BI对应于风机的进口气流角，翼型出口几何角B2对应于风机的出口气流角，接合部3所处翼弦位置对应最大相对厚度点位置，可知此三者是影响风机性能重要参数，将其作为参考变量。
[0017]设计过程中，在理论设计获得整体叶片几何参数后，依据数值模拟结果，调整参考变量取值，可显著改善风机性能。故而本发明涉及的风机叶片及其设计方法兼具理论设计与经验设计的可预测性和适用性。
[0018]以上【具体实施方式】并未经过优化设计，故在实际设计制造过程中，任何改进和修正，如不脱离本发明所述设计的基本原理，应视为在本发明权利保护所涉及范围之内。
【权利要求】
1.一种风机叶片，包括:前弧板(I)、后弧板(2)，其特征在于:两者相互接合。
2.以及风机叶片的设计参数，包括:前弧板圆心(3)、前弧板曲率半径(4)、前弧板翼型进口几何角(5)、后弧板圆心(6)、后弧板曲率半径(7)、后弧板翼型出口几何角(8)、双弧板接合部(9)。
3.根据权利要求1、2所述的风机叶片，其特征在于:前弧板圆心(3)、后弧板圆心(6)以及双弧板接合部(9 )三点共线，前弧板(I)、后弧板(2 )结合处光滑过渡。
4.根据权利要求2所述的风机叶片，其特征在于:前弧板曲率半径(4)小于后弧板曲率半径(7)。
【文档编号】F04D29/38GK103486082SQ201210193453
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年6月13日 优先权日:2012年6月13日
【发明者】刘文斌, 金万增, 刘宇峰, 黄俊骥, 陆磊 申请人:刘文斌