一种大型风洞轴流叶片设计方法及装置与流程

本发明涉及大型轴流风机相关，特别涉及一种大型风洞轴流叶片设计方法及装置。

背景技术：

1、轴流风机是风机行业最为常见的一种通风机械，因其结构简单、流量大、噪音低等特点，广泛应用于电力、冶金、化工、隧道施工、风洞等行业的通风换气送气，随着工业化的快速发展，各类应用于风洞性能测试的工业产品的需求增加，轴流风机作为风洞的重要组成部分，轴流风机的需求也不断增加。

2、叶片作为轴流风机的核心部件，一款高效的轴流风机叶型对风洞性能影响尤为重要，目前大型风洞轴流风机的效能较低，因此亟需开发一款效能高的轴流风机叶片。

技术实现思路

1、基于此，本申请实施例提供了一种大型风洞轴流叶片设计方法及装置，能够生产出效能更高的轴流风机叶片。

2、第一方面，提供了一种大型风洞轴流叶片设计方法，该方法包括：

3、设定轴流风机叶片的尺寸参数，将叶片由叶底沿叶顶划分为不同截面，沿叶片高度方向任取一截面，并确定当前叶片截面参数；其中，所述叶片截面参数至少包括各截面所处半径；

4、基于所述叶片各截面所处半径得到叶型弦线长度和叶片截面弦线的进出口切向速度与轴向速度夹角；其中，截面叶型弦线为叶型前缘中点与尾缘中点的连线；

5、根据叶片各截面弦线分布函数以及进出口切向速度与轴向速度夹角的平均值得到弦线折弯角；其中，弦线折弯角为叶型弦线圆弧对应角度；

6、根据叶型安装角度分布函数获得叶片的截面对应叶型弦线与轴线的夹角，并结合叶型厚度分布函数，获得角度分布结果；

7、根据弦线长度角度分布结果和所述弦线折弯角得到轴流叶片设计结果。

8、可选地，沿叶片高度方向任取一截面，并确定当前叶片截面参数中，包括：

9、当前叶片截面对应半径ri，风道中的叶片截面相对高度为ri/r1，翼型第一截面位于轮毂处，相对轴向高度为r1，顶截面位于风机轮盖处，相对轴向高度为r2，截面叶型由前缘、尾缘、压力面、吸力面构成，叶片前后尾缘均已圆弧光滑连接所述叶片压力面、吸力面型线。

10、可选地，所述基于所述叶片各截面所处半径得到叶型弦线长度，包括：

11、根据公式

12、

13、确定截面叶型弦线长度li，其中，ri为叶型截面所处半径，φ为高效设计点流量系数，ψ为高效设计点压力系数，z为叶片数，x为4%×(τ1-τ2)，τ1为叶片截面弦线的进口切向速度与轴向速度夹角，τ2为出口切向速度与轴向速度夹角。

14、可选地，根据叶片各截面弦线分布函数以及进出口切向速度与轴向速度夹角的平均值得到弦线折弯角，包括：

15、根据公式

16、

17、

18、确定弦线折弯角α，其中，α1为叶片根部截面弦线折弯角α1，叶片顶部截面弦线折弯角α2，叶片截面弦线对于折弯角αi，τmi为叶片截面弦线的进口切向速度与轴向速度夹角τ1与出口切向速度与轴向速度夹角τ2的平均值，t/l为叶型截面的相对栅距。

19、可选地，根据叶型安装角度分布函数获得叶片的截面对应叶型弦线与轴线的夹角，并结合叶型厚度分布函数，获得角度分布结果，包括：

20、叶片的角度分布函数根据公式：

21、

22、确定，其中，z叶片数，hmaxi为叶片截面叶型最大厚度，τmi为截面叶型弦线的进口切向速度与轴向速度夹角τ1与出口切向速度与轴向速度夹角τ2的平均值，t/l为叶型截面的相对栅距。

23、可选地，截面叶型最大厚度由叶底沿叶顶最大厚度分布函数为：

24、

25、其中hmaxi为叶片任意截面叶型最大厚度，为任意叶片截面所在叶片高度比例，li为截面叶型弦线长度。

26、可选地，轴流叶片各截面气动参数满足：

27、

28、当(ri-rs)/(rh-rs)=0时，f<0.88；

29、当(ri-rs)/(r2-rh)=0时，f<0.73；

30、其中，ri为叶型截面与风机旋转轴线所在的圆柱体半径，rh为叶片轮毂截面与风机旋转轴线所在的圆柱体半径，rs为叶片叶顶截面与风机旋转轴线所在的圆柱体半径。

31、第二方面，提供了一种大型风洞轴流叶片设计装置，该装置包括：

32、设定模块，用于设定轴流风机叶片的尺寸参数，将叶片由叶底沿叶顶划分为不同截面，沿叶片高度方向任取一截面，并确定当前叶片截面参数；其中，所述叶片截面参数至少包括各截面所处半径；

33、第一计算模块，基于所述叶片各截面所处半径得到叶型弦线长度和叶片截面弦线的进出口切向速度与轴向速度夹角；其中，截面叶型弦线为叶型前缘中点与尾缘中点的连线；

34、第二计算模块，用于根据叶片各截面弦线分布函数以及进出口切向速度与轴向速度夹角的平均值得到弦线折弯角；其中，弦线折弯角为叶型弦线圆弧对应角度；

35、第三计算模块，用于根据叶型安装角度分布函数获得叶片的截面对应叶型弦线与轴线的夹角，并结合叶型厚度分布函数，获得角度分布结果；

36、处理模块，用于根据弦线长度角度分布结果和所述弦线折弯角得到轴流叶片设计结果。

37、第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述第一方面任一所述的大型风洞轴流叶片设计方法。

38、第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面任一所述的大型风洞轴流叶片设计方法。

39、本申请实施例提供的技术方案中，首先设定轴流风机叶片的尺寸参数，将叶片由叶底沿叶顶划分为不同截面，沿叶片高度方向任取一截面，并确定当前叶片截面参数；基于叶片各截面所处半径得到叶型弦线长度和叶片截面弦线的进出口切向速度与轴向速度夹角；根据叶片各截面弦线分布函数以及进出口切向速度与轴向速度夹角的平均值得到弦线折弯角；根据叶型安装角度分布函数获得叶片的截面对应叶型弦线与轴线的夹角，并结合叶型厚度分布函数，获得角度分布结果；最后根据角度分布结果和弦线折弯角得到轴流叶片设计结果。可以看出，本发明能够生产出效能更高的轴流风机叶片。

技术特征：

1.一种大型风洞轴流叶片设计方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的大型风洞轴流叶片设计方法，其特征在于，沿叶片高度方向任取一截面，并确定当前叶片截面参数中，包括：

3.根据权利要求1所述的大型风洞轴流叶片设计方法，其特征在于，所述基于所述叶片各截面所处半径得到叶型弦线长度，包括：

4.根据权利要求1所述的大型风洞轴流叶片设计方法，其特征在于，根据叶片各截面弦线分布函数以及进出口切向速度与轴向速度夹角的平均值得到弦线折弯角，包括：

5.根据权利要求1所述的大型风洞轴流叶片设计方法，其特征在于，根据叶型安装角度分布函数获得叶片的截面对应叶型弦线与轴线的夹角，并结合叶型厚度分布函数，获得角度分布结果，包括：

6.根据权利要求5所述的大型风洞轴流叶片设计方法，其特征在于，截面叶型最大厚度由叶底沿叶顶最大厚度分布函数为：

7.根据权利要求1所述的大型风洞轴流叶片设计方法，其特征在于，轴流叶片各截面气动参数满足：

8.一种大型风洞轴流叶片设计装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至7任一所述的大型风洞轴流叶片设计方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一所述的大型风洞轴流叶片设计方法。

技术总结
本申请公开了一种大型风洞轴流叶片设计方法及装置。该方法首先设定轴流风机叶片的尺寸参数，将叶片由叶底沿叶顶划分为不同截面，沿叶片高度方向任取一截面，并确定当前叶片截面参数；基于所述叶片各截面所处半径得到叶型弦线长度和叶片截面弦线的进出口切向速度与轴向速度夹角；根据叶片各截面弦线分布函数以及进出口切向速度与轴向速度夹角的平均值得到弦线折弯角；根据叶型安装角度分布函数获得叶片的截面对应叶型弦线与轴线的夹角，并结合叶型厚度分布函数，获得角度分布结果；最后根据角度分布结果和弦线折弯角得到轴流叶片设计结果。本发明能够生产出效能更高的轴流风机叶片。

技术研发人员：周小平,刘俊伟,蒲万里,黄兴宇,李涛,吴凯旋,康俊鋆,刘莹莹,陈子龙,白博博,岳清雯,朱乔琦
受保护的技术使用者：中国电建集团透平科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12