[发明专利]轴流风扇、设计轴流风扇的三维叶片的方法及计算机设备

说明书

提供了轴流风扇、设计轴流风扇的三维叶片的方法及计算机设备。用于设计轴流风扇的三维叶片的方法包括：获取三维叶片的多个横截面；以及基于多个横截面，获得三维叶片。获取多个横截面中的每个横截面包括以下操作：获取横截面的弦长；基于所获取的所述横截面的弦长、预设的横截面的最大厚度以及基础翼型曲线的弦长和最大厚度，计算横截面的弦长缩放因子和厚度缩放因子；根据弦长缩放因子和厚度缩放因子，对所述基础翼型曲线进行缩放，以获取该横截面。

技术领域

本发明涉及轴流风扇，具体而言，涉及设计轴流风扇的三维叶片的方法及计算机设备。

背景技术

轴流风扇具有良好的通风效率和尺寸特性，因而在汽车前端冷却装置中以及家用空调外机中得以广泛应用。然而，轴流风扇的噪声问题一直是行业关注的焦点。如今，在轴流风扇的设计方面，各个厂商基本上都采用的是简单叶型，例如，平直片等厚度叶型或者双圆弧变厚度叶型。

翼型研究是空气动力学最重要的分支，其中最著名的是美国NASA上世纪30年代开始建立的4位和5位标准翼型库。这些标准翼型具备优异的气动性能和噪声表现。因此，将翼型叶片应用于轴流风扇的话，气动性能和噪声问题将得到显著改善。然而，对于三维翼型叶片，其弦长和倾斜角度在不同半径处发生扭变，实际操作起来十分困难。

发明内容

考虑到现有技术中的上述问题，本发明的实施例提供了一种用于设计轴流风扇的叶片的方法和计算机设备，其能够简单地实现三维翼型叶片的轴流风扇的建模。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于设计轴流风扇的三维叶片的方法，其包括：获取所述三维叶片的多个横截面；以及基于所述多个横截面，获得所述三维叶片。获取所述多个横截面中的每个横截面包括以下操作：获取所述横截面的弦长；基于所获取的所述横截面的弦长、预设的所述横截面的最大厚度以及基础翼型曲线的弦长和最大厚度，计算所述横截面的弦长缩放因子和厚度缩放因子；根据所述弦长缩放因子和所述厚度缩放因子，对所述基础翼型曲线进行缩放，以获取该横截面。

在一个实例中，获取所述横截面的弦长的步骤包括针对在所述三维叶片的轴向投影区域中分割出的、与所述轴流风扇的轮毂的转轴同心的多条圆弧线中的每一条圆弧线执行以下步骤，其中所述多条圆弧线中的每一条圆弧线对应于所述多个横截面中相应的一个横截面：将该圆弧线沿着轴向拉伸，以获得曲面，所述曲面包括与所述三维叶片的尾缘线相交的第一侧边和与所述三维叶片的前缘线相交的第二侧边；以所述第一侧边和所述第二侧边中的一侧边为基准，将所述曲面转换成平面；以所述圆弧线与所述尾缘线的交点为起点，根据针对所述交点的预设角度，确定与该起点相对应的弦在所述第一侧边和所述第二侧边中的另一侧边上的终点；计算所述弦的起点到终点的长度，作为所述横截面的弦长。

在一个实例中，针对每一个交点的预设角度是在由所述起点和所述终点构成的弦与所述轮毂的转轴之间的角度。

在一个实例中，获得所述多个横截面中的每个横截面的步骤还包括：以与所述转换步骤相逆的方式，将缩放后的所述基础翼型曲线从平面转换到曲面。

在一个实例中，将缩放后的所述基础翼型曲线从平面转换到曲面的步骤包括：将缩放后的所述基础翼型曲线从平面笛卡尔坐标系转换到圆柱坐标系。

在一个实例中，基于所述多个横截面来获得所述三维叶片包括：对所述多个横截面进行光滑扫掠，以获得所述三维叶片。

在一个实例中，所述多个横截面为大于等于6个横截面。

在一个实例中，所述基础翼型曲线是从NACA数据库中获得的。

在一个实例中，其中，所述弦长缩放因子是通过将所述横截面的弦长与所述基础翼型曲线的弦长相除而获得的；所述厚度缩放因子是通过将预设的所述横截面的最大厚度与所述基础翼型曲线的最大厚度相除而获得的。