[发明专利]一种非等厚翼型轴流叶片的优化方法

说明书

本发明属于流体机械相关技术领域，其公开了一种非等厚翼型轴流叶片的优化方法，所述方法包括：S1，在第一预设范围和第二预设范围内分别确定相对弯度m和相对弯度位置p以使中弧线的计算方程；S2，根据叶型厚度分布函数获得所述叶片的截面对应的厚度，结合所述厚度和中弧线获得所述截面对应的叶型，以此方式获得多个截面的叶型进而获得优化后的叶片。本申请通过控制叶片厚度、相对弯度和相对弯度位置来改变叶片的中弧线、吸力面曲线和压力面曲线，使得优化后的叶片更加适用叶轮内部流动情况，减少了流动损失，能够有效解决轴流风机效率低、噪声大的问题。

技术领域

本发明属于流体机械相关技术领域，更具体地，涉及一种非等厚翼型轴流叶片的优化方法。

背景技术

轴流风机因其结构简单、流量大、体积小等特点，在通风机械中被广泛应用，轴流风机不仅可用于冶金、化工、轻工、食品等传统行业，随着城市发展，高层建筑对轴流风机的需求也不断增加，尤其是随着新行业、新领域的出现，对轴流风机的性能提出了更高的要求。大多数轴流风机采用原始的设计方法，效率比较低，噪音较高。在运行过程中耗能大，影响周围环境，大大浪费能源，不利于可持续发展。因此，亟需对现有的轴流风机进行改进以进一步优化轴流风机的性能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种非等厚翼型轴流叶片的优化方法，通过对轴流叶片的中弧线、叶片厚度、掠角、弯角、安装角、弦长等进行了全方位优化设计，使得优化后的叶型更加符合流体的流动轨迹，流动阻力显著降低，噪声显著减小，优化后的轴流风机效率显著升高。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种非等厚翼型轴流叶片的优化方法，其特征在于，所述轴流叶片安装于轮毂上，将所述轮毂的轴线设为z轴，将过所述轴流叶片底面的积叠点并垂直于所述z轴的平面设为xoy平面，o点与所述积叠点的连线为x轴，y轴垂直于所述x轴和z轴所述方法包括：S1，在第一预设范围和第二预设范围内分别确定相对弯度m和相对弯度位置p以使中弧线的计算方程的横坐标和纵坐标满足以下关系式：

其中，x为中弧线的横坐标，y_c为中弧线的纵坐标，l为叶弦的长度，m＝f/l，f为所述中弧线与所述叶弦的最大间距；

S2，根据叶型厚度分布函数获得所述叶片的截面对应的厚度，结合所述厚度和中弧线获得所述截面对应的叶型，以此方式获得多个截面的叶型进而获得优化后的叶片。

优选地，所述叶片的关键高度处叶型厚度分布函数H(x)的表达式为：

其中，t为所述叶片的关键高度处的最大相对厚度的预设值。

优选地，所述叶片的关键高度处的最大相对厚度的预设值t的取值为：

当(r-R_H)/(R_S-R_H)＝0时，t的取值为10.0％；

当(r-R_H)/(R_S-R_H)＝0.5时，t的取值为8.0％；

当(r-R_H)/(R_S-R_H)＝1时，t的取值为6.0％；

其中，R_S为所述叶片的顶面所在的圆柱体的半径，R_H为所述叶片的底面所在的圆柱体的半径，r为表面交于所述叶片且与所述轮毂同轴线的圆柱体的半径。

优选地，根据如下公式获得其他高度处的最大相对厚度的预设值：

t(r)＝a₁r²+b₁r+c₁