[发明专利]一种叶片前缘凸起的冷却风扇及其气动噪声计算方法

说明书

本发明公开了一种叶片前缘凸起的冷却风扇，包括轮毂、轴向半径不变的外环和若干叶片，所述叶片沿着轮毂的圆周方向均匀分布，所述外环与轮毂同轴设置且通过与各个叶片的顶部连为一体，所述各叶片的前缘即内凹弧线设有波浪形叶片前缘凸起，所述叶片的一侧面根部与轮毂之间布置有一根导向筋，所述导向筋的一端与轮毂相连，另一端穿过该叶片的后缘弧线的根部朝着相邻叶片的后缘弧线外边的中部延伸。本发明还提供一种叶片前缘凸起的冷却风扇的气动噪声计算方法。本发明的叶片前缘凸起的冷却风扇结构简单，可以减小阻力并增加升力，改善气体流动从而降低噪声，计算方法有效的保证了结果的精确性，具有缩短开发周期，提高仿真效率，降低成本的特点。

技术领域

本发明涉及发动机冷却系统技术领域，特别涉及一种叶片前缘凸起的冷却风扇及其气动噪声计算方法。

背景技术

轴流风扇作为汽车发动机冷却系统的重要组成部分，对其冷却性能和声学性能的要求也越来越苛刻。轴流风扇所带来的噪声不仅会降低风扇效率，也会影响人们在使用过程中的舒适性和身心健康。因此噪声也逐渐成为了衡量风扇性能的一个重要指标。

降低风扇噪声，可以从优化风扇的结构入手，开发性能更为优异的冷却风扇，这是提升风扇散热效果的主要途径，包括有改变叶片个数、改进叶片形状及截面、使叶片不等距分布及叶片穿孔等结构改进措施。

传统的噪声计算方法，需要通过在半消声室中进行大量实验获得数据，研究的周期长，投入的成本也比较高，近年来，随着计算机技术及数值计算方法的发展，CFD技术开始被人们引入风扇的设计开发工作中来，其仿真精度高，效率高，因此通过数值方法进行风扇气动噪声的研究具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种叶片前缘凸起的低噪声冷却风扇，并提供其气动噪声的模拟计算方法，特别是对叶片前缘凸起的冷却风扇的噪音计算。该种风扇可以减小阻力并增加升力，改善气体流动从而降低噪声。该方法有利于实现汽车冷却风扇周围流体流动过程中噪声计算的仿真参数化，提高开发效率，节省试验成本。

为达到上述目的，本发明一方面采用如下技术方案实现：

一种叶片前缘凸起的冷却风扇，包括轮毂、轴向半径不变的外环和若干叶片，所述叶片沿着轮毂的圆周方向均匀分布，所述外环与轮毂同轴设置且通过与各个叶片的顶部连为一体，所述各叶片的前缘即内凹弧线设有波浪形叶片前缘凸起，所述叶片的一侧面根部与轮毂之间布置有一根导向筋，所述导向筋的一端与轮毂相连，另一端穿过该叶片的后缘弧线的根部朝着相邻叶片的后缘弧线外边的中部延伸。

进一步地，所述波浪形叶片前缘凸起由峰部和谷部交替连接而成，所述峰部和谷部的个数与叶片的大小呈正比，其目的是降低气动噪声。

进一步地，所述波浪形叶片前缘凸起的起止位置分别为所述叶片轴向长度的25％～100％，保证风扇的工作性能。

进一步地，所述波浪形叶片前缘凸起的几何形状为正弦波曲线，利用仿生学理论，减小涡流损失。

进一步地，所述叶片与轮毂一体成型，方便加工。

进一步地，所述导向筋为低凹的四段曲线结构，所述导向筋在轴向的投影宽度不超过叶片后缘的投影宽度，保证通过气流的稳定性。

本发明的另一方面采用如下技术方案实现：

一种如所述的叶片前缘凸起的冷却风扇的气动噪声计算方法，包括以下步骤：

步骤1、冷却风扇的模型建立：使用三维建模软件建立所述冷却风扇的几何模型；

步骤2、收集相关数据并进行参数化处理：根据现场条件计算出半消声室的基本外形尺寸、进出口尺寸及冷却风扇的相应位置；依据经验初步确定各进出口的位置，并将半消声室模型的基本尺寸和各进出口的位置参数化；