一種冷卻風(fēng)扇用高性能翼型的制作方法
【專利摘要】一種冷卻風(fēng)扇用高性能翼型，最大厚度為翼型弦長的12％，最大厚度位置在距前緣30％弦長處，最大彎度為弦長的5％，最大彎度位置在距前緣34％處。當(dāng)翼型所在坐標(biāo)系的原點(diǎn)為翼型的前緣點(diǎn)時，X軸與弦線重合，方向由翼型前緣指向翼型后緣，Y軸垂直于X軸并指向翼型中弧線彎曲的方向。本發(fā)明給出了翼型的上表面和下表面所對應(yīng)的坐標(biāo)，采用插值法將各坐標(biāo)點(diǎn)連接，即得到冷卻風(fēng)扇用高性能翼型。本發(fā)明能夠很好的匹配低轉(zhuǎn)速風(fēng)扇工作雷諾數(shù)小的特殊工況，并且在應(yīng)用到實際風(fēng)扇葉片上以后，能夠顯著地提高風(fēng)扇效率，降低風(fēng)扇噪聲。本發(fā)明的升阻比增量可達(dá)20～40％，并且強(qiáng)度更好，更適合實際加工使用。
【專利說明】
-種冷卻風(fēng)扇用高性能翼型
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及風(fēng)機(jī)領(lǐng)域，具體是一種冷卻風(fēng)扇用高性能翼型。
【背景技術(shù)】
[0002] 高性能翼型，指的是翼型在特定的工況下具有較大的升阻比。翼型的升阻比二翼 型升力/翼型阻力，該值越大，表明該翼型的氣動綜合性能越好，具體設(shè)及針對低轉(zhuǎn)速風(fēng)扇， 工作雷諾數(shù)小于106的實際工況而設(shè)計的翼型
[0003] 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，低轉(zhuǎn)速風(fēng)扇在居民生活與工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛， 如吊扇、空調(diào)風(fēng)扇、冷卻風(fēng)扇等。風(fēng)扇葉片是決定風(fēng)扇性能的主要部件，而葉片的剖面形狀 (翼型）又是決定風(fēng)扇葉片性能的關(guān)鍵?，F(xiàn)有資料文獻(xiàn)中已有多種翼型，其中最先進(jìn)的翼型 莫過于航空工業(yè)中使用的飛機(jī)機(jī)翼翼型，其它工業(yè)領(lǐng)域一般采用現(xiàn)有的航空翼型，而對翼 型的研究投入很少。但由于使用條件的差異，主要是雷諾數(shù)等方面的差異(航空用翼型工作 雷諾數(shù)一般大于1〇6)，故采用現(xiàn)有航空翼型做風(fēng)扇葉片剖面形狀，并不能充分發(fā)揮翼型最 佳作用。低轉(zhuǎn)速風(fēng)扇所使用的現(xiàn)有翼型與實際工況匹配性不好，限制了風(fēng)扇效率的提高，一 定程度上造成了資源的浪費(fèi)。
[0004] 在授權(quán)公告號為CN 102945292 B的專利中公開了一種汽車發(fā)動機(jī)翼型斜流冷卻 風(fēng)扇的確定方法；
[0005] 在公開號為CN 104295527 A的發(fā)明創(chuàng)造中公開了一種機(jī)翼型風(fēng)扇葉及風(fēng)扇；
[0006] 在公開號為CN 105351248 A的發(fā)明創(chuàng)造中公開了一種風(fēng)扇用高性能翼型；
[0007] 在公告號為CN 204186641 U的專利中公開了一種機(jī)翼型風(fēng)扇葉及風(fēng)扇；
[000引在申請?zhí)枮镃N201210038403.6的發(fā)明創(chuàng)造中公開了一組風(fēng)扇用變曲率弧形等厚 板翼型；
[0009] 在專利號為4692098的專利中公開了AIRFOIL FOR HIGH EFFICIENCY/HIGH LIFT FAN；
[0010] 在專利號為US7758303B1 的專利中公開了FLADE FAN mH DIF陽RENT INNER AND OUT邸 AIRFOIL STAGG邸 ANGLES AT A SHROUD T肥RE 邸T肥EN;
[0011] 在公開號為US2011/0182740 A1的發(fā)明創(chuàng)造中公開了一種FAN AIRFOIL SHEATH;
[0012] 在公開號為US2014/0154083 A1的發(fā)明創(chuàng)造中公開了一種FAN BLADE W口H FLEXIBLE AIRFOIL WING
[0013] 在公開號為US2015/0037164 A1的發(fā)明創(chuàng)造中公開了一種AIRFOIL FOR BLADE;
[0014] 在公開號為US2016/00033048 A1的發(fā)明創(chuàng)造中公開了一種AIRFOIL WITH THICKE肥D BOOT AND FAN AND ENGI肥 INCORPORATING SAME。
[0015] 其中一種風(fēng)扇用高性能翼型（申請公布號:CN 105351248 A)與本發(fā)明要求的較大 升阻比最為接近，但其升阻比不能滿足本發(fā)明要求，且實現(xiàn)方法不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的低轉(zhuǎn)速風(fēng)扇葉片所使用的翼型與實際工況匹配性不佳 的不足，本發(fā)明提出了一種冷卻風(fēng)扇用高性能翼型。
[0017] 本發(fā)明的最大厚度為翼型弦長的12%，最大厚度位置在距前緣30%弦長處，最大 彎度為弦長的5%，最大彎度位置在距前緣34%處。
[0018] 當(dāng)弦長為100時，翼型上表面的方程為：
[0019] y = 〇. 017+0.54X-2.081x2+4.562x3-3.269x4+1. 〇23又5
[0020] 當(dāng)弦長為100時，翼型下表面的方程為：
[0021] y = -0.005-0.546X+7.267x2-8.0647x3+9.2169x4-11.129x5+13.086/
[0022] 當(dāng)翼型所在坐標(biāo)系的原點(diǎn)為翼型的前緣點(diǎn)時，X軸與弦線重合，方向由翼型前緣指 向翼型后緣，Y軸垂直于X軸并指向翼型中弧線彎曲的方向。
[0023] 當(dāng)所述翼型的弦長均為1時，翼型的上表面和下表面所對應(yīng)的坐標(biāo)如下：
[0024]

[0026]
[0027] 采用插值法將各坐標(biāo)點(diǎn)連接，即得到冷卻風(fēng)扇用高性能翼型。
[0028] 本發(fā)明能夠很好的匹配低轉(zhuǎn)速風(fēng)扇工作雷諾數(shù)小的特殊工況，并且在應(yīng)用到實際 風(fēng)扇葉片上W后，能夠顯著地提高風(fēng)扇效率，降低風(fēng)扇噪聲。
[0029] 本發(fā)明從機(jī)翼翼型研究出發(fā)，首先結(jié)合低轉(zhuǎn)速風(fēng)扇的使用工況，采用航空工業(yè)的 氣動分析技術(shù)，設(shè)計出與風(fēng)扇實際工況匹配良好的高性能的風(fēng)扇專用翼型。經(jīng)過理論分析、 數(shù)值模擬、實驗驗證W及風(fēng)扇實際應(yīng)用，設(shè)計出一種冷卻風(fēng)扇用高性能翼型。
[0030] 本發(fā)明運(yùn)用航空空氣動力學(xué)的二維低速翼型的相關(guān)理論、原理與方法，結(jié)合本發(fā) 明翼型的實際使用工況條件，設(shè)計出了高升阻比的風(fēng)扇用翼型。
[0031] 由圖3、圖4、圖5、圖6和表1可見，在設(shè)計升力系數(shù)(C L《0.7)時，本發(fā)明翼型的升 阻比比現(xiàn)有的化A服-Y翼型的升阻比大，而且本發(fā)明翼型相對厚度大于化A服-Y翼型，強(qiáng)度 更好，更適合實際加工使用。另外，本發(fā)明翼型的升阻比也比現(xiàn)有的RAF-6E翼型的升阻比 也大得多?？傊?，本發(fā)明翼型的性能(升阻比）高于現(xiàn)有的傳統(tǒng)翼型(RAF-6E和CLA服-Y)的升 阻比，升阻比增量可達(dá)20~40%。
[0032] 表1本發(fā)明與其他翼型升阻比對比
[0033]

【附圖說明】
[0034] 圖1是風(fēng)扇用高性能翼型的剖面示意圖。
[0035] 圖2是風(fēng)扇用高性能翼型的外形圖。
[0036] 圖3是不同翼型的升力化~阻力CD曲線；其中：圖3a的雷諾數(shù)Re = 6.5 X105,圖3b 的雷諾數(shù)Re = 9.7X105,圖3c的雷諾數(shù)Re = 1.3 X 1 〇4。
[0037] 圖4是不同翼型的升阻比化/CD~升力化曲線，其中：圖4a的雷諾數(shù)Re = 6.5Xl〇s; 圖4b的雷諾數(shù)Re = 9.7X105;圖4c的雷諾數(shù)Re = 1.3 X 1 〇4。
[0038] 圖5是本發(fā)明翼型的理論計算升阻比與風(fēng)桐實驗升阻比比較，其中：圖5a的雷諾數(shù) Re = 6.5，風(fēng)速V = 20m/s X 1 〇5;圖化的雷諾數(shù)Re = 9.7 X 1 〇5，風(fēng)速V = 30m/s;圖5c的雷諾數(shù)Re = 1.3X104,風(fēng)速 V=40m/s。
[0039] 圖6是本發(fā)明翼型的設(shè)計計算壓力分布與實驗壓力分布的比較，其中：圖6a的雷諾 數(shù)Re = 6.5 X 1〇5，風(fēng)速V= 20m/s;圖6b的雷諾數(shù)Re = 9.7 X 1 〇5，風(fēng)速V = 30m/s;圖6c的雷諾數(shù) Re = 1.3Xl〇4,風(fēng)速 V=40m/s。
[0040] 圖中；
[0041] 1.翼型前緣;2.翼型上表面;3.翼型下表面;4.翼型弦線;5.翼型后緣;7.本發(fā)明翼 型;8. NACA0012翼型；9. RAF-6E翼型；10.化A服-Y翼型；11.試驗值；12.上表面計算值；13.下 表面計算值；14.上表面的試驗值；15.下表面的試驗值;f.翼型最大彎度;xf.翼型最大彎度 處的橫坐標(biāo)值；C.弦長；t.翼型最大彎度；xt.翼型最大彎度處的橫坐標(biāo)值，6.NACA4412翼 型。
【具體實施方式】
[0042] 本實施例是一種冷卻風(fēng)扇用高性能翼型，其設(shè)計原理是:采用航空工業(yè)的氣動分 析技術(shù)，設(shè)計出與風(fēng)扇實際工況匹配良好的高性能的風(fēng)扇專用翼型。由于翼型的主要性能 很大程度上取決于其上、下表面或中弧線的形狀，尤其是低速翼型，因此通過進(jìn)一步研究已 設(shè)計的高性能風(fēng)扇專用翼型的上、下表面的規(guī)律特性，給出了風(fēng)扇用高性能翼型上、下表面 的分布規(guī)律、滿足的方程及形狀，參見圖1。
[0043] 根據(jù)上述設(shè)計原理，本實施例提出一種被命名為514-1的高性能風(fēng)扇用翼型。該翼 型的最大厚度為翼型弦長的12%，最大厚度位置在距前緣30%弦長處，最大彎度為弦長的 5%，最大彎度位置在距前緣34%處。
[0044] 定義弦長為100時，翼型上表面的方程為：
[0045] y = 〇. 017+0.54X-2.081x2+4.562x3-3.269x4+1. 〇23又5
[0046] 定義弦長為100時，翼型下表面的方程為：
[0047] y = -〇. 005-0.546X+7.267x2-8.0647x3+9.2169x4-11.129x5+13.086/
[0048] 定義翼型所在坐標(biāo)系的原點(diǎn)為翼型的前緣點(diǎn)，X軸與弦線重合，方向由翼型前緣指 向翼型后緣，Y軸垂直于X軸并指向翼型中弧線彎曲的方向。
[0049] 所述翼型的弦長均為1時，則翼型的上表面和下表面所對應(yīng)的坐標(biāo)如下：
[0化1 ]
[0052]采用插值法將各坐標(biāo)點(diǎn)連接，即得到本實施例的冷卻風(fēng)扇用高性能翼型，見圖2。
【主權(quán)項】
1. 一種冷卻風(fēng)扇用高性能翼型，其特征在于，所述冷卻風(fēng)扇用高性能翼型的最大厚度 為翼型弦長的12%，最大厚度位置在距前緣30%弦長處，最大彎度為弦長的5%，最大彎度 位置在距前緣34%處。2. 如權(quán)利要求1所述冷卻風(fēng)扇用高性能翼型，其特征在于， 當(dāng)弦長為100時，翼型上表面的方程為： y = 0.017+0.54x-2.081x2+4.562x3-3.269x4+l. 023x5 當(dāng)義弦長為100時，翼型下表面的方程為： y = -0.005-0.546x+7.267x2-8.0647x3+9.2169x4-l 1.129x5+13.086x6 當(dāng)翼型所在坐標(biāo)系的原點(diǎn)為翼型的前緣點(diǎn)，X軸與弦線重合，方向由翼型前緣指向翼型 后緣，Y軸垂直于X軸并指向翼型中弧線彎曲的方向。3. 如權(quán)利要求1所述冷卻風(fēng)扇用高性能翼型，其特征在于， 所述翼型的弦長均為1時，則翼型的上表面和下表面所對應(yīng)的坐標(biāo)如下：采用插值法將各坐標(biāo)點(diǎn)連接，即得到冷卻風(fēng)扇用高性能翼型。
【文檔編號】F04D29/38GK106050739SQ201610585380
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月22日 公開號201610585380.9, CN 106050739 A, CN 106050739A, CN 201610585380, CN-A-106050739, CN106050739 A, CN106050739A, CN201610585380, CN201610585380.9
【發(fā)明人】王超, 張勝利, 馬曉軍, 逯九利
【申請人】西安航空制動科技有限公司