文档介绍：轴流风机薄板叶型设计方法的比较*
上海理工大学 戴韧
摘 要 给出了轴流风机薄板叶型的三种解析设计方法，并对所设计叶型的气动性 能作了比较。结果表明：型面曲率连续的叶型的气动性能是基木相同的；双圆弧叶熨容易 出现分离流动；单・鬪弧叶型气动性能口J以代表具有连续曲率的•族叶型的气动性能。它 构造方法简甲，适用于薄板叶型设计。
关键词 轴流风机 薄板叶型 设计方法
改进轴流风机设计的核心是改进叶轮的叶片 型线设计。为了提高叶轮效率，机翼型叶片是经 常采用的，如NACA - 65系列、C4系列等。但是 机翼型叶片制造I：艺较为复杂，不易准确控制形 状，并且制造成木也较高。薄板叶型具有与机翼 叶型类似的气动性能，但是加工简讥，经济性较 好。考虑到风机负载较小，叶片断而厚度基本不 受强度所限制，从而钢制薄板叶型得到广泛应川。 薄板叶型可以设计成多种曲线形式,如单圆弧、双 慣|弧、抛物线等。本文应用计算流体力学的方法, 对上述三种薄板叶型的气动性能进行比较，为薄 板叶型的实际应用提供一些有益的理论借鉴。
1薄板叶型的设计方法
叶片安装角入为:
A =（/?! +/?2 ）/
岡弧半径R：
R =片 V 1 + tan" A /sin（，' J 〜）
以叶片前缘为坐标原点，叶型坐标表示为：
y = - /?cos/?i + \j /?2 -（ x - /?sin/?|）2
与甲圜弧叶型类似，但是由两段圜弧在垠大 弯度处（兀二“厶）连接构成。在xG［0,«/6］：
a/b cosA sin^i
b[= - Z?|COS（入 + 力i）
在兀G[ q/Zm 1 .ol：
谢1叶栅结构
其中r2
后缘位置确定，在理想流动的条件卜•，前、后缘的
决定叶型设计的主要参数是：进口气流角 价、出口气流角念、叶片安装角A以及叶栅弦节 比S/乩叶栅设计如图1所示。
a/b
cosA sin 才 2
（12 = +（ ^2COSX2 一 R［COS%［）COS入
厶2 二厶］一（^2COS%2 一 ^icos^i ）sinA
如图1所示,给定叶片的设计条件，叶片前、
型线斜率宙进岀气角唯•确定，因此描述型而曲 线的多项式有4个定解条件，唯•确定•个三次
多项式。
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y = a（）+
其中 a（）= 0 a | = tgft
«2 = 3tgA -2tg/?| - tg/?2 «3= - 2tgA + tg^j + tg/?2
2叶栅内流动的il•算方法
假定叶栅内为无粘、相对定常的不可压缩流 动，平面二维流动方程为：
J Wx J $
于 + 丁二0
d X dy
2 巴 2 Wx
式中 巴.，巴——x、y轴方向速度分量
引入势函数①，得到流动的全位势流动方 程：
v2^ = o
采用四节点有限元方法离散方稈式，引入叶 栅流动的边界条件后，得出叶栅内部的流场分布, 详细计算方法见文献［1］。
3设计实例
以某型轴流风机设计工况下，叶轮平均市径 的速度三角形作为叶型设计的初始条件，进气角 B—30P,出气角伤二贰叶片安装角A = 15。,叶栅 弦节比S/〃。
4流场的计算分析