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1、7489):，!495，)--(;<=>?@"#A>!BCD)5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本相同的；双圆弧叶型容易出现分离流动；单圆弧叶型气动性能可以代表具有连续曲率的一族叶型的气动性能。它构造方法简单，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(*(单圆弧叶型型线设计。为了提高叶轮效率，机翼型叶片是经叶片安装角"为：
2、常采用的，如!"#"$%&系列、#’系列等。但是"+（!(,!)）")*-机翼型叶片制造工艺较为复杂，不易准确控制形圆弧半径$：状，并且制造成本也较高。薄板叶型具有与机翼()!($!)）$+"(,./0""12（0叶型类似的气动性能，但是加工简单，经济性较))以叶片前缘为坐标原点，叶型坐标表示为：好。考虑到风机负载较小，叶片断面厚度基本不%+$$341!,$)$（&$$120!）)受强度所限制，从而钢制薄板叶型得到广泛应用。("(薄板叶型可以设计成多种曲线形式，如单圆弧、双(*)双圆弧叶型圆弧、抛物线等。
3、本文应用计算流体力学的方法，与单圆弧叶型类似，但是由两段圆弧在最大对上述三种薄板叶型的气动性能进行比较，为薄弯度处（&+’"(）连接构成。在&#［-，’"(］：板叶型的实际应用提供一些有益的理论借鉴。%+(,$)$（&$’）)("((’"(其中$(+(薄板叶型的设计方法341"120#(’(+$(12（0",#(）决定叶型设计的主要参数是：进口气流角((+$$(34（1",#(）、出口气流角、叶片安装角"以及叶栅弦节在&#［’"(，(*-］：!(!))）)比!"#。叶栅设计如图(所示。%+(),"$)$（
4、&$’)’"(其中$)+341"120#)’)+’(,（$)341#)$$(341#(）341"()+(($（$)341#)$$(341#(）120"(*5三次抛物线叶型如图(所示，给定叶片的设计条件，叶片前、后缘位置确定，在理想流动的条件下，前、后缘的型线斜率由进出气角唯一确定，因此描述型面曲线的多项式有’个定解条件，唯一确定一个三次多项式。)5%+’-,’(&,’)&,’5&图(叶栅结构其中’-+-’(+.6!(!收稿日期：)---—-E—)(!,流体机械!))’年第!/卷第#期!!"#$%!&!$%
5、"’&$%"!!#"&!$%!($%"’($%"!以某型轴流风机设计工况下，叶轮平均直径的速度三角形作为叶型设计的初始条件，进气角!叶栅内流动的计算方法"’"#)’，出气角"!")’，叶片安装角!"’*’，叶栅弦节比()*"’+)。假定叶栅内为无粘、相对定常的不可压缩流动，平面二维流动方程为：,流场的计算分析!"#!"$(")!#!$,+’叶面速度分布的比较!"$&!"#")图!表示三种曲线叶型在设计工况和(’)’、!#!$&’)’冲角工况下的叶片表面沿流向的速度分布。式中"#，"$———%、&轴方向速度
6、分量从图中的对比可以看出，单圆弧与抛物线叶型的引入势函数#，得到流动的全位势流动方速度分布是基本一致的，几乎没有差别，但是双圆程：弧叶型的速度分布明显不同。在设计工况下，单!"#")圆弧叶型从进口至叶片中部负荷均匀，速度变化采用四节点有限元方法离散方程式，引入叶平缓；而双圆弧在进口负荷较大，其后负荷迅速降栅流动的边界条件后，得出叶栅内部的流场分布，低，尽管叶片出口速度变化平缓，但是吸力面流动详细计算方法见文献［’］。扩压过早，使流动分离提前，流动损失增加。在负冲角下，有着类似的流动趋势。随着进口冲角的#设
7、计实例增加，三种叶型的流动分布趋于一致。图!三种工况下的叶面速度分布比较三种叶型的几何型线，双圆弧叶型的前运行点。对于大冲角条件，叶栅内出现分离流动，半部曲率大于后半部，并且在最大弯度处不连续，需要-.粘性流动的分析，本文不做讨论。从本从而造成进口气流迅速加速流动，在曲率变化处，文的结果来看，单圆弧叶型优于双圆弧，在其它设流动突然扩压；单圆弧叶型曲率均匀，抛物线叶型计条件下，诸如不同的栅距时，还需要进一步的分曲率连续，因此叶栅内的气流是连续地加速和减析研究。速扩压流动。在负冲角时，叶片背弧曲率的连续性更加
8、重要，如果使用双圆弧叶型，在设计时，应留有一定的正冲角余量。,+!叶片升力的比较图#比较了单圆弧和双圆弧叶型在不同冲角下的升力系数，抛物线叶型与单圆弧叶型是完全一致的。在图#中，单圆弧与双圆弧的升力特性大约有’)+的差异，单圆弧叶型略高于双圆弧。由于本文使用位势流动的计算方法分析所设计叶图#不同冲角下的升力系数型的气动性能，所以仅能分析在设计工况附近的（下转第’,页）!:流体机械"$$!年第"(卷第>期的影响不大。现有叶轮的和
