风机叶片的优化设计方法与流程

本发明涉及轴流风机设计领域，具体涉及一种风机叶片的优化设计方法。

背景技术：

1、轴流风机是广泛应用的通风机械。在设计通风系统的过程中，存在基于设计需求，对风机叶片进行优化的步骤。但采用传统设计方法进行风机叶片优化设计方法存在周期长、成本高等缺点。

技术实现思路

1、为解决现有的风机叶片优化设计方法的设计周期长、成本高等缺点，本发明提供一种解决上述问题的风机叶片的优化设计方法。

2、一种风机叶片的优化设计方法，包括：

3、步骤1：获得从叶底到叶顶的多个截面；

4、步骤2：对各个截面的参数进行优化；

5、步骤3：将优化后的截面重新组合，得到多个优化叶片模型；

6、步骤4：对所述优化叶片模型进行分析测试，获得最优模型。

7、在本发明提供的风机叶片的优化设计方法的一种较佳实施例中，所述步骤1包括：

8、步骤1.1：根据设计参数获得初步叶片；

9、步骤1.2：将所述初步叶片从叶底到叶顶划分为多个截面。

10、所述步骤1.1包括：

11、步骤1.1.1：根据设计流量、设计压力和转速，计算得到转速系数，并确定级型式、直径系数、最小轮毂比和相应的效率；

12、步骤1.1.2：计算得到流量系数、压力系数；

13、步骤1.1.3：计算得到叶轮直径、叶顶圆周速度和轴向平均流速；

14、步骤1.1.4：确定计算截面，并计算其扭速和叶片宽度；

15、步骤1.1.5：计算各个计算截面的气流参数和几何参数，绘制叶型图，将得到的翼型导叶作为初步叶片模型。

16、所述步骤1.2包括：将所述初步叶片模型导入cfturbo翼型库，将初步叶片模型由叶底沿叶顶划分为多个优化截面。

17、在本发明提供的风机叶片的优化设计方法的一种较佳实施例中，所述步骤1包括：设计一个截面，根据弧形导叶从叶底至叶顶截面呈梯度变化的规则和纵向高度限制，获得多个截面。

18、在本发明提供的风机叶片的优化设计方法的一种较佳实施例中，所述步骤2包括：

19、步骤2.1：确定响应面优化法试验的各因素与水平，确定每个参数合理优化范围；

20、步骤2.2：通过box-behnken法设计优化截面。

21、所述步骤3包括：将各优化截面根据翼型的弦长和安装角进行组合，或根据弧形导叶从叶底至叶顶截面呈梯度变化的规则进行组合，得到若干不同的所述优化叶片模型。

22、所述步骤4包括：

23、步骤4.1：根据叶片进、出口几何角和各截面弦长，计算得到叶片厚度；并基于最薄处不小于1.5mm的要求进行修正；

24、步骤4.2：基于不同所述优化叶片模型分别建立风机整机模型，通过fluent软件对不同所述风机整机模型分别进行气动性能分析，得到多组全压、流量、叶轮功率和全压效率数据；

25、步骤4.3：对多组全压、流量、叶轮功率和全压效率数据进行多元回归拟合方程求解响应面模型，得最优模型。

26、在本发明提供的风机叶片的优化设计方法的一种较佳实施例中，还包括步骤5：制造并测试所述最优模型。

27、所述步骤5包括：将所述最优模型按照模型风机尺寸与仿真尺寸1:1的比例进行制造，对轴流风机进行风机性能测试试验。

28、相较于现有技术，本发明提供的风机叶片的优化设计方法通过响应面分析、数值模拟，进行叶片的翼型设计及优化，具有设计过程简单、结果精度准确，能够产生高效能的轴流风机叶片的优势。

技术特征：

1.一种风机叶片的优化设计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的风机叶片翼型优化设计方法，其特征在于，所述步骤1包括：

3.根据权利要求2所述的风机叶片翼型优化设计方法，其特征在于，所述步骤1.1包括：

4.根据权利要求3所述的风机叶片翼型优化设计方法，其特征在于，所述步骤1.2包括：将所述初步叶片模型导入cfturbo翼型库，将初步叶片模型由叶底沿叶顶划分为多个优化截面。

5.根据权利要求1所述的风机叶片翼型优化设计方法，其特征在于，所述步骤1包括：设计一个截面，根据弧形导叶从叶底至叶顶截面呈梯度变化的规则和纵向高度限制，获得多个截面。

6.根据权利要求2~5任一所述的风机叶片翼型优化设计方法，其特征在于，所述步骤2包括：

7.根据权利要求6所述的风机叶片翼型优化设计方法，其特征在于，所述步骤3包括：将各优化截面根据翼型的弦长和安装角进行组合，或根据弧形导叶从叶底至叶顶截面呈梯度变化的规则进行组合，得到若干不同的所述优化叶片模型。

8.根据权利要求7所述的风机叶片翼型优化设计方法，其特征在于，所述步骤4包括：

9.根据权利要求1~8任一所述的风机叶片翼型优化设计方法，其特征在于，还包括步骤5：制造并测试所述最优模型。

10.根据权利要求9所述的风机叶片翼型优化设计方法，其特征在于，所述步骤5包括：将所述最优模型按照模型风机尺寸与仿真尺寸1:1的比例进行制造，对轴流风机进行风机性能测试试验。

技术总结本发明提供一种风机叶片的优化设计方法。所述风机叶片的优化设计方法包括获得从叶底到叶顶的多个截面，对各个截面的参数进行优化，将优化后的截面重新组合，得到多个优化叶片模型，对所述优化叶片模型进行分析测试，获得最优模型的步骤。本发明提供的所述风机叶片的优化设计方法解决了现有的风机叶片优化设计方法的设计周期长、成本高等缺点。技术研发人员：李科军,孙未川,姚学军,陈淼林,刘志辉,彭俊为,谢群受保护的技术使用者：湖南长院悦诚装备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29