[发明专利]轴流通风机叶轮叶片的优化设计方法

摘要

本发明涉及一种轴流通风机叶轮叶片的优化设计方法。该方法采用最优化原理和数值计算方法，在满足轴流通风机设计参数及各种工程约束条件下，合理选择计算通风机的叶轮叶片流型和结构参数，从而使通风机的效率提高、尺寸小及重量轻。也可采用电子表格EXCEL来完成整个轴流通风机优化设计过程，可依据风机设计参数，调整叶轮的流型及各种结构参数，诸如叶轮直径、轮毂比、叶片数目等等，快速对多种设计方案进行快速比较，从中选取最优方案。本发明解决了目前轴流通风机气动设计中存在的计算精度低、计算耗时费力、设计周期长等问题，提高了轴流通风机的效率，而且方法简单直接，大大缩短了设计时间和设计精度，成本低，便于广大风机企业使用。

主权项

一种轴流通风机叶轮叶片的优化设计方法，其特征在于该方法包括以下步骤：第一步，设计前，首先建立空气物性计算模块、电动机功率计算模块、叶轮叶片孤立翼型变环量气动计算模块、叶轮叶片平面叶栅变环量气动计算模块、叶片几何尺寸计算模块、轴流风机级效率计算模块、叶轮气动约束条件计算模块、后导流器叶片计算模块、最优化计算模块、叶轮直径标准数据库、轴流风机R级与R+S级两种不同级型式下风机比转速与风机全压系数、全压效率及叶轮轮毂比关系数据库、各种翼型气动性能数据库；第二步，输入风机设计参数（设计流量、全压、转速、风机使用地点大气状态），根据风机设计参数，调用空气物性计算模块和叶轮直径标准数据库、风机比转速与风机全压系数、全压效率关系数据库，计算出几种风机级型式、叶轮直径和叶轮外径圆周速度，并调用最优化计算模块确定最佳的风机级型式、叶轮直径和叶轮外径圆周速度；再由风机比转速与叶轮轮毂比关系数据库确定叶轮轮毂比；由电动机功率计算模块确定电动机功率；第三步，划分叶片计算截面后，给出不同的环量指数，由叶轮叶片孤立翼型气动计算模块计算各叶片计算截面的气流参数和空气动力负荷系数，当某计算截面空气动力负荷系数超过1.0时，由叶轮叶片平面叶栅气动计算模块重新计算该截面的气流参数和空气动力负荷系数；第四步，由轴流风机级效率计算模块计算风机级效率，由叶轮气动约束条件计算模块计算叶片叶顶及叶根处的扩压因子、叶根处的空气动力负荷系数及叶顶处的圆周速度，最后调用最优化计算模块确定满足以上叶轮气动约束条件下的最高风机级效率；第五步，选取风机叶轮叶片翼型后，即可由各种翼型气动性能数据库和叶片几何尺寸计算模块进行叶轮叶片几何尺寸的计算，如果采用R+S级轴流通风机，可由后导流器叶片计算模块计算后导流器叶片几何尺寸。