轴流风机叶片的设计方法与设计装置与流程

本发明涉及轴流风机，尤其涉及一种轴流风机叶片的设计方法与设计装置。

背景技术：

1、轴流风机因其风量大、噪音低的特点，在工业、商业和建筑等领域都有广泛应用。而叶片作为轴流风机的主要做功部件，其做功能力决定了轴流风机的性能优劣。

2、轴流风机叶片吸力面与压力面间压差对轴流风机运行稳定性有很大影响，由于吸力与压力的分布不均，会扰动叶片周围流场，造成尾迹损失；且叶片前缘处由于直接与来流接触，当来流掠过叶片前缘时，会造成大面积的湍流，同时加剧噪声，使轴流风机性能下降。

3、因此，如何设计一种能够解决流场问题的轴流风机叶片，是当下轴流风机性能优化的主要技术问题。

技术实现思路

1、本发明旨在提出一种轴流风机叶片的设计方法与设计装置，通过该设计方法和设计装置使得轴流风机叶片具有较好的尾迹损失控制效果、并降低噪声的优点。

2、第一方面，本发明提供一种轴流风机叶片的设计方法，所述设计方法包括以下步骤：

3、s1、根据轴流风机叶片的几何形状，以轴流风机叶片靠近旋转轴的一端为叶片根部、远离旋转轴的一端为叶片顶部，沿叶片根部到叶片顶部的方向将轴流风机叶片划分为多个叶片基元级；

4、s2、根据每一所述叶片基元级位于整个所述轴流风机叶片的位置，确定每一所述叶片基元级的安装角；

5、s3、根据所述轴流风机叶片的吸力面和压力面方向，对每一所述叶片基元级的叶片尾缘设计从吸力面往压力面过渡的、在压力面上的投影长度为预设长度的倒圆；

6、s4、以所述轴流风机叶片的叶片前缘的型线为目标型线，对所述目标型线按照预设曲线规则进行数学优化处理，得到优化目标型线；

7、s5、以所述安装角、所述倒圆、所述优化目标型线作为设计参数通过三维软件进行处理合并，得到轴流风机叶片。

8、更进一步地，所述叶片基元级的数量n≥5，且n为奇数。

9、更进一步地，步骤s2包括以下子步骤：

10、根据所述叶片基元级的数量n，沿叶片根部到叶片顶部的方向选择处于正中间位置m处的所述叶片基元级作为中间基元级m，定义其安装角为am；

11、沿叶片根部到叶片顶部的方向，从所述中间基元级m开始，按照预设第一安装角增幅b1依次确定处于叶片根部到叶片顶部的方向的、位置为p的叶片基元级p的安装角ap，即ap=am+b1*(p-m)；

12、按照叶片顶部到叶片根部的方向，从所述中间基元级m开始，按照预设第二安装角增幅b2依次确定处于叶片根部到叶片顶部的方向的、位置为q的叶片基元级q的安装角aq，即aq=am+b2*(m-q)。

13、更进一步地，所述预设第一安装角增幅b1的值小于所述预设第二安装角增幅b2的值，即b1<b2。

14、更进一步地，所述预设曲线规则具体为：

15、所述优化目标型线满足以下预设正弦函数表达式：

16、y=bsin(2πx/λ)；

17、其中，b为振幅，λ为波长。

18、更进一步地，将所述优化目标型线沿叶片根部到叶片顶部的方向按照预设断点划分为第一型线和第二型线，其中：

19、所述第一型线对应的所述预设正弦函数表达式中，b=1.54，λ=25.13；

20、所述第二型线对应的所述预设正弦函数表达式中，b=1.79，λ=23.01。

21、更进一步地，所述预设断点位于所述优化目标型线沿叶片根部到叶片顶部的方向的2/5处。

22、第二方面，本发明还提供一种轴流风机叶片的设计装置，包括：

23、基元划分模块，用于根据轴流风机叶片的几何形状，以轴流风机叶片靠近旋转轴的一端为叶片根部、远离旋转轴的一端为叶片顶部，沿叶片根部到叶片顶部的方向将轴流风机叶片划分为多个叶片基元级；

24、基元安装角设计模块，用于根据每一所述叶片基元级位于整个所述轴流风机叶片的位置，确定每一所述叶片基元级的安装角；

25、尾缘设计模块，用于根据所述轴流风机叶片的吸力面和压力面方向，对每一所述叶片基元级的叶片尾缘设计从吸力面往压力面过渡的、在压力面上的投影长度为预设长度的倒圆；

26、前缘设计模块，用于以所述轴流风机叶片的叶片前缘的型线为目标型线，对所述目标型线按照预设曲线规则进行数学优化处理，得到优化目标型线；

27、合并处理模块，用于以所述安装角、所述倒圆、所述优化目标型线作为设计参数通过三维软件进行处理合并，得到轴流风机叶片。

28、本发明所达到的有益效果，在于根据叶片基本参数的特点提出了一种轴流风机叶片的设计方法与设计装置，通过该方法设计得到的叶片具有尾缘倒圆设计，能够减小尾缘处压力脉动，改善尾缘处流动以及尾迹损失；同时，该叶片还具有波浪型的前缘结构，能够将流经前缘处的空气分解成为更小的气流，使流过前缘处的气流更加稳定，对噪声也会有所改善，并且，前缘的型线采用分段曲线形式，能更好的符合不同半径处叶片线速度不同的特性。

技术特征：

1.一种轴流风机叶片的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的轴流风机叶片的设计方法，其特征在于，所述叶片基元级的数量n≥5，且n为奇数。

3.根据权利要求2所述的轴流风机叶片的设计方法，其特征在于，步骤s2包括以下子步骤：

4.根据权利要求3所述的轴流风机叶片的设计方法，其特征在于，所述预设第一安装角增幅b1的值小于所述预设第二安装角增幅b2的值，即b1<b2。

5.根据权利要求1所述的轴流风机叶片的设计方法，其特征在于，所述预设曲线规则为：

6.根据权利要求5所述的轴流风机叶片的设计方法，其特征在于，将所述优化目标型线沿叶片根部到叶片顶部的方向按照预设断点划分为第一型线和第二型线，其中：

7.根据权利要求6所述的轴流风机叶片的设计方法，其特征在于，所述预设断点位于所述优化目标型线沿叶片根部到叶片顶部的方向的2/5处。

8.一种轴流风机叶片的设计装置，其特征在于，包括：

技术总结
本发明涉及轴流风机技术领域，尤其涉及一种轴流风机叶片的设计方法与设计装置，设计方法包括：根据轴流风机叶片的几何形状，沿叶片根部到叶片顶部的方向划分为多个叶片基元级；根据每一所述叶片基元级位于整个所述轴流风机叶片的位置，确定每一所述叶片基元级的安装角；根据所述轴流风机叶片的吸力、压力面方向，确定每一所述叶片基元级在叶片尾缘上的倒圆；以所述轴流风机叶片的叶片前缘的型线为目标型线，按照预设曲线规则进行数学优化处理，得到优化目标型线；以所述安装角、所述倒圆、所述优化目标型线作为设计参数通过三维软件进行处理合并，得到轴流风机叶片。本发明设计得到的轴流风机叶片前缘、后缘的气流更稳定，降低了噪声。

技术研发人员：王威,刘小民,覃万翔,胡盈彬,刘建华,杜芳慧
受保护的技术使用者：广东顺威精密塑料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22