[发明专利]一种非对称可逆S型翼型设计

说明书

技术领域

本发明属于可逆风机翼型设计与制造技术领域，涉及到一种基于CFD数值模拟的非对称双头双机翼S型翼型设计，用该翼型设计的地铁通风用可逆式轴流风机可在正转和反转工况下都具有相同或相近的良好的风机性能。

背景技术

地铁通风用风机主要承担地铁地下内部空间与外部自然空间的气体交换工作，特别是在事故工况（含火灾、堵塞等）下的排烟、补充新风等。这就要求风机能够实现正反向送风，这种风机称为可逆风机，其翼型称为可逆翼型。可逆风机与普通通风机的显著不同之处就在于它不仅要保证正向通风的性能，同时还要确保能够满足事故工况下反向通风的要求，正转和反转工况下具有相同或相近的良好的风机性能，即正反转送风的风量Q和全压p大小要基本一致，这就需要采用专门的翼型才能达成。

目前国内外研究和应用较广泛的翼型为完全对称S型翼型，此种翼型的特点是翼型的中弧线呈S型，且沿弦长中心反向完全对称。该种翼型效率较低。而本发明通过数值分析与对比几种非对称翼型的风机流场及性能，最终获得能在设计工况下正反两个方向流动性能都相对较优的非对称S型翼型。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为可逆风机提供一种非对称S型翼型设计，该翼型可保证风机在设计工况下，正反两个方向流动均能达到较高效率及合理的流场分布。

本发明的技术方案如下：

（1）选择一种原始翼型，将厚度大的一侧作为前缘，其最左边点位于坐标原点（0，0）上；厚度小的一侧作为尾缘，翼型整体弦长为1。

（2）将原始翼型的整体缩小为原来的0.6倍，缩小后的翼型沿X轴镜像，再沿Y轴镜像。将所得的翼型尾缘接到原始翼型尾缘的出口圆弧上，叠加后翼型整体弦长大于1。

（3）进行倒角光滑处理，以（1.1,3.11）为圆心，以3.09为半径画圆弧，与翼型型线的上半部分相交，去掉多余的线后构成翼型的上半部分型线；

同理，以（0.87，-2.58）为圆心，以2.57为半径画圆弧，与翼型型线的下半部分相交，去掉多余的线构成的翼型的下半部分型线，非对称可逆S型翼型基本完成；

将所得的非对称S型翼型按比例缩小为与原始翼型等弦长，弦长为1，非对称可逆S型翼型完成。

本发明的效果和益处是采用原始翼型的可逆风机反向通风时的效率与正向通风相比下降了28.2%，无法达到可逆风机反风性能要求，而最优的非对称S型翼型的风机正向效率较原翼型仅相比下降了3.283%，但反向效率却相对提高了19.227%，正反向效率相差不到6%，可以很好的满足可逆风机要求，且正反向效率均达到80%以上，很好的提升了风机的性能。

附图说明

图1是本发明所采用的原始翼型。

图2是本发明所设计的非对称S型翼型。

图3是本发明所设计的叶轮的实体图。

具体实施方式

实施例1

可逆翼型采用原始的NACA2412翼型，如图1所示。

厚度较大的为前缘，在左侧，其最左边点位于坐标原点（0，0）上；厚度较小的为尾缘，翼型整体弦长为1。将原始翼型整体相似缩小为原来的0.6倍。将相似缩小后的翼型沿X轴镜像，再沿Y轴镜像，此时翼型厚度较小的尾缘位于左边，厚度较大的前缘位于右边。将所得的翼型的尾缘接到原始翼型的尾缘的出口圆弧上，翼型整体弦长大于1。然后进行倒角光滑处理，以（1.1,3.11）为圆心，以3.09为半径画圆弧，与翼型型线的上半部分相交，去掉多余的线后构成翼型的上半部分型线；同理，以（0.87，-2.58）为圆心，以2.57为半径画圆弧，与翼型型线的下半部分相交，去掉多余的线构成的翼型的下半部分型线，非对称可逆S型翼型基本完成。将所得的非对称S型翼型按比例缩小为与原始翼型等弦长，弦长为1，非对称可逆S型翼型完成。

实施例2

如图3所示，采用三维造型软件生成风机叶轮的三维实体图。用该翼型为母型设计的通风用可逆风机的叶轮叶片数目为8，轮毂比d为0.4，转速为1000n/（r·min^-1)，平均弦长b为0.342m，轮毂处安装角β_hA为67°，外径处安装角β_tA为57°。采用NUMECA等数值模拟软件进行数值模拟，对所设计的5种非对称S型翼型风机进行正反向三维定常流场分析。计算进口给定总温293K，总压101300pa，出口给定质量流量170kg/s。