空调用多翼离心通风机几何建模的参数化

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1、空调用多翼离心通风机几何建模的参数化摘要：根据几何关系，建立了空调用多翼离心通风机的三维数学模型，实现了空调用多翼离心通风机几何建模的参数化。本研究成果极大地缩短了空调用多翼离心通风机CFD分析的前处理时间。关键词：多翼离心式通风机；几何建模；参数化ParameterizedGeometryModelofMulti-bladeCentrifugalFanUsedbyAirConditioningAbstract:Accordingtotherelationofgeometry,the3-Dmath

2、ematicalmodelofmulti-bladecentrifugalfanusedbyairconditioningisobtainedandtheparameterizedgeometrymodelofmulti-bladecentrifugalfanusedbyairconditioningisrealized.TheresultsreduceextremelytheCFDpreprocessortimeofmulti-bladecentrifugalfanusedbyaircondit

3、ioning.Keywords:multi-bladecentrifugalfan;geometrymodel;parameterize0引言多翼离心通风机因其压力系数高，流量系数大，结构尺寸小，噪声低而广泛应用于家用电器和空调设备等低压通风换气的场合。空调用多翼离心通风机具有叶片数多、叶片曲率大、流道短等特点，目前的设计方法还不太完善，有关叶轮参数的确定仍依靠经验公式。因此，为了确保所设计的多翼离心通风机性能稳定，通常需要进行大量试验，这将使得产品的研发周期长，费用高[1]。研究表明：在多翼离心

4、通风机设计过程中进行计算流体动力学分析（CFD），不仅可以使设计人员获得产品的内部流动情况，而且还可以使设计人员在设计过程中预测产品的整体性能，及时调整设计方案[2]。然而，目前在采用通用的计算流体动力学软件（如FLUENT）进行多翼离心通风机性能分析时，若叶轮几何参数稍有变化，或者叶片数目有所调整，或者蜗壳型线有所变化，或者电机型号更改，都必须重新对它进行几何建模和网格划分等前处理工作，这将花费大量的时间和精力。因此，针对空调用多翼离心通风机的特点，建立风机各个部件的数学模型，实现整机几何建模的

5、参数化，这对于缩短CFD分析前处理时间具有重要的现实意义。1几何建模空调用多翼离心通风机通常由叶轮、蜗壳、集流器、电机四大部件构成，每个部件都具有各自的结构特点，且对整机性能产生影响。若要实现整机几何建模的参数化，首先必须建立各个部件的数学模型。1.1叶轮建模多翼离心通风机的叶片翼型通常都基于某种原始翼型，设计时可根据需要进行选择。对于叶片翼型的这种可选择性，可以采用数据库的方式来实现。叶片造型的主要参数为（1）叶轮外径D2；（2）轮径比x；（3）进口安装角b1A；（4）出口安装角b2A；（5）叶

6、片数z；（6）叶片长度L。另外，多翼离心通风机翼型中线的形状一般采用两种形式构成，即圆弧形和抛物线形。其中，圆弧形又包括单圆弧和双圆弧，或者它们与直线的组合。具体为单圆弧、单圆弧+直线、双圆弧、双圆弧+直线4种组合。由此可知，加上抛物线形，翼型中线形状共有5种类型。对于上述5种翼型中线，叶片造型所需参数稍有不同，除了前面介绍的6个基本参数外，可能还需要增加某些参数。对于单圆弧，只需6个基本参数，无需再增加参数。单圆弧翼型中线的几何关系如图1所示。图1单圆弧翼型中线的几何关系通过几何关系，计算获得叶

7、片造型所需的主要参数。（1）叶轮内径：（2）叶片曲率半径：（3）叶片圆弧中心所在的半径：（4）叶片圆弧所对应的圆心角：其中，，（5）叶片弦长：（6）叶片中心所在的半径：（7）叶片长度方向与x轴之间的夹角：（8）叶片长度方向与叶轮半径方向之间的夹角：对于单圆弧+直线，除需6个基本参数外，还需要给出直线位置x1，以帮助确定翼型中线从哪个位置开始为直线。对于双圆弧，除需6个基本参数外，还需要给出最大挠度位置x2，以帮助确定翼型中线两段圆弧的交点（即切点）。对于双圆弧+直线，除需6个基本参数外，还需要给出

8、直线位置x1和最大挠度位置x2，以帮助确定翼型中线两段圆弧的交点（即切点），以及翼型中线从哪个位置开始为直线。对于抛物线，只需6个基本参数，无需再增加参数。对于上述4种翼型中线的叶片，其几何关系与单圆弧相类似，故在此不多述。而对于叶片的旋转以及沿半径方向平移至圆周等，则可见文献[3]。这样在确定了叶片翼型、翼型中线以及叶片造型的主要参数之后，就可以实现叶轮的参数化建模了。1.2蜗壳建模蜗壳是多翼离心通风机的一个重要组成部分，其作用是将离开叶轮的气体集中、导流，并将气体的部分动能转变