[发明专利]一种轴流风机叶片

权利要求书

1.一种轴流风机叶片，以轴流风机的转轴所在直线为一个坐标轴z，与其垂直的平面就构成一个圆面，以圆面的圆周方向构成一个坐标轴v，以这个圆面的半径方向构成另外一个坐标轴u，建立三维圆柱坐标系；以叶轮转轴为中心轴、以平行于中心轴的直线为母线，分别以转轴半径、50％叶片高度+转轴半径、100％叶片高度+转轴半径为半径进行旋转，获得三个圆柱曲面P、Q、R，其特征在于，叶片的重心积叠线ABC采用二阶贝塞尔曲线，其中A为叶根所在翼型的重心，B为50％叶高所在翼型的重心，C为叶尖所在翼型的重心，且A、B、C三点分别位于对应的圆柱曲面P、Q、R上；沿叶轮圆周方向，定义重心积叠线ABC上过A点的切线与其半径方向的夹角为β1，定义重心积叠线ABC上过C点的切线与其半径方向的夹角为β2，并定义顺时针方向为正，其中，β1取值范围为(-42°，-23°)，β2的取值范围为(27°，46°)；沿叶轮转轴方向，定义重心积叠线ABC上过A点的切线与其半径方向的夹角为β3，定义重心积叠线ABC上过C点的切线与其半径方向的夹角为β4，并定义顺时针方向为正，其中，β3取值范围为(-7°，10°)，β4的取值范围为(-40°，-18°)，以使得所述轴流风机叶片形成周向前弯、叶顶前掠且叶根后掠的结构；

通过对轴流风机叶片的三维空间造型参数化，获得叶片表面上若干个点的三维坐标，通过这些点三维坐标值的变化，得到若干个不同的风机叶片造型，通过计算最终得到空气动力性能最佳的叶轮，具体包括以下步骤：第一、对风机叶片表面不同叶高位置的外轮廓线进行参数化，利用样条曲线对其进行拟合，获得不同叶高位置误差最小、最能够准确表达叶片三维造型的样条曲线；第二、对不同叶高叶片翼型的重心连线，得到叶片的重心积叠曲线，然后对这一曲线进行参数化拟合；第三、对所得叶轮进行三维流场分析计算，获得其流场信息及空气动力性能；第四、对第三步的结果与原始叶轮进行比较，以确认叶片三维造型参数化是否精确，误差是否符合要求，若不符合要求，需要重新进行拟合；若符合要求，保持叶轮攻角不变，分别对叶轮在圆周方向和轴线方向上进行变化，得到若干新叶轮；第五、以第四步的结果为基础建立数据库；第六、确定叶轮的总压和气动效率为优化目标，以第五步所建立的数据库为基础进行优化分析计算，进而得到最佳方案，即空气动力性能最佳的叶轮叶片。

2.根据权利要求1所述的轴流风机叶片，其特征在于：所述β1的取值范围为-40°～-37°，所述β2的取值范围为40°～43°，β3的取值范围为1°～5°，β4的取值范围为-22°～-19°。

3.根据权利要求2所述的轴流风机叶片，其特征在于：所述β1-β4的取值依次为-37.83°，42.03°，3.65°和-20.55°。

4.根据权利要求1所述的轴流风机叶片，其特征在于：所述β1的取值范围为-28°～-25°，所述β2的取值范围为35°～38°，β3的取值范围为3°～8°，β4的取值范围为-31°～-26°。

5.根据权利要求4所述的轴流风机叶片，其特征在于：所述β1-β4的取值依次为-26.93°，36.96°，3.27°和-30.44°。

6.根据权利要求1所述的轴流风机叶片，其特征在于：所述β1的取值范围为-35°～-32°，所述β2的取值范围为34°～37°，β3的取值范围为2°～7°，β4的取值范围为-30°～-25°。

7.根据权利要求6所述的轴流风机叶片，其特征在于：所述β1-β4的取值依次为-32.13°，35.70°，2.13°和-26.89°。