[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

摘要

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。 1

主权项

1.一种叶片前缘凸起的冷却风扇，其特征在于：

包括轮毂(4)、轴向半径不变的外环(2)和若干叶片(1)，所述叶片(1)沿着轮毂(4)的圆周方向均匀分布，所述外环(2)与轮毂(4)同轴设置且通过与各个叶片(1)的顶部连为一体，所述各叶片(1)的前缘即内凹弧线设有波浪形叶片前缘凸起(5)，所述叶片(1)的一侧面根部与轮毂之间布置有一根导向筋(3)，所述导向筋(3)的一端与轮毂(4)相连，另一端穿过该叶片(1)的后缘弧线的根部朝着相邻叶片(1)的后缘弧线外边的中部延伸。

2.根据权利要求1所述的叶片前缘凸起的冷却风扇，其特征在于：所述波浪形叶片前缘凸起(5)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(1)的大小呈正比。

3.根据权利要求1所述的叶片前缘凸起的冷却风扇，其特征在于：所述波浪形叶片前缘凸起(5)的起止位置分别为所述叶片(1)轴向长度的25%~100%。

4.根据权利要求1所述的叶片前缘凸起的冷却风扇，其特征在于：所述波浪形叶片前缘凸起(5)的几何形状为正弦波曲线。

5.根据权利要求1所述的叶片前缘凸起的冷却风扇，其特征在于：所述叶片(1)与轮毂(4)一体成型。

6.根据权利要求1所述的叶片前缘凸起的冷却风扇，其特征在于：所述导向筋(3)为低凹的四段曲线结构，所述导向筋(3) 在轴向的投影宽度不超过叶片(1)后缘的投影宽度。

7.一种如权利要求1至6中任一项所述的叶片前缘凸起的冷却风扇的气动噪声计算方法，其特征在于，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；

步骤3、构建半消声室模型并划分计算区域：建立冷却风扇及半消声室的计算模型，忽略风扇主动轴、支架、护风罩配件的影响，并划分计算区域；

步骤4、仿真模型网格划分：利用软件对几何模型划分有限元网格，形成参数化的模型用于后续计算；

步骤5、前处理边界条件确定：导入前处理软件中设立面边界条件及体边界条件，所述设立面边界条件包括风扇表面边界条件、交界面、入口边界条件、出口边界条件和旋转体边界条件，最终建立有限元软件的求解器能识别的输入文件；

步骤6、提交软件进行求解计算：将步骤5中得到的输入文件提交给有限元软件求解器，设置求解参数进行计算，得到仿真结果文件；

步骤7、参数化结果后处理：从得到的仿真结果文件中提取对应数据并画图保存。

8.根据权利要求5所述的一种叶片前缘凸起的冷却风扇及其气动噪声计算方法，其特征在于，步骤3中所述的计算区域包括五个部分，顺着气流方向依次包括：进口管道区(9)、环形管道区(8)、网格过渡区(7)、旋转流体区(6)以及出口管道区(10)。

9.根据权利要求8所述的一种叶片前缘凸起的冷却风扇及其气动噪声计算方法，其特征在于，步骤4中所述利用软件对几何模型划分有限元网格的步骤具体是：风扇叶片面网格采用三角形网格，所述旋转流体区(6)及网格过渡区(7)采用四面体网格，所述进口管道区(9)和出口管道区(10)分别采用五面体网格和六面体网格，所述环形管道区(8)采用五面体网格进行过渡。

10.根据权利要求7所述的一种叶片前缘凸起的冷却风扇及其气动噪声计算方法，其特征在于，所述的步骤6中的计算包括稳态流场计算、瞬态流场计算及噪声转换分析的步骤，设置的求解参数包括：边界条件、初值条件、控制方程求解器、离散方法、参考系类型、压力梯度的解耦方法。