CN105332946A

CN105332946A - 一种大风量高压头离心风扇

Info

Publication number: CN105332946A
Application number: CN201510907405.8A
Authority: CN
Inventors: 王嘉炜; 买靖东; 邵春鸣; 刘焱; 徐诗辉; 田小燕; 夏焕文; 何军民; 匡晋安
Original assignee: China North Vehicle Research Institute
Current assignee: China North Vehicle Research Institute
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2016-02-17

Abstract

本发明属于离心式风扇技术领域，具体涉及一种大风量高压头离心风扇，其能够在紧凑空间内结构下产生大风量高压头。其包括：轮盖、轮盘和叶片；所述轮盖、轮盘和叶片组成闭式风扇叶轮，风扇最大外径D2/风扇轴向长度L在2.7～3.2之间；轮毂直径D0/风扇进口直径D1<0.15；风扇进口直径D1/风扇最大外径D2>0.8；额定工作转速>4000r/min。与现有技术相比较，本发明为了应对高功率密度动力装置对冷却风扇的特殊需求，提供了一种扁平型大风量高压头的离心式风扇，其能够解决紧凑空间下强化散热的空气流动问题。

Description

一种大风量高压头离心风扇

技术领域

本发明属于离心式风扇技术领域，具体涉及一种大风量高压头离心风扇，其能够在紧凑空间内结构下产生大风量高压头。

背景技术

随着以水冷柴油机为代表的发动机的功率密度不断提升，对与之配套的冷却系统提出了更高的要求，其中冷却风扇只有具备更高的气动性能和更为紧凑的结构，才能够在限定的空间内以有效的功耗为代价，产生满足冷却系统散热需求的强制对流空气。

目前，在高功率密度推进装置中，L型风道是较为典型的气动布局，冷却空气从进口到出发生90°的折转，这使得散热器、冷却风扇和冷却风道能够形成一体化的集成设计，大大压缩了冷却系统所占用的空间。对于这种气动布局而言，离心风扇无疑是最佳的解决方案，但常规的离心风扇却难以满足系统对风扇空间适应性、气动性能和可靠性的综合需求，一则空间的限制对了风扇的轴向尺寸必须受到严格的约束，二则为满足更高的散热需求，风扇必须具备大风量高压头的气动性能，三则狭窄空间内的复杂流动特性要求风扇必须具备较好的抗畸变能力。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种大风量高压头离心风扇。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种大风量高压头离心风扇，其包括：轮盖1、轮盘2和叶片3；

所述轮盖1、轮盘2和叶片3组成闭式风扇叶轮，风扇最大外径D2/风扇轴向长度L在2.7～3.2之间；轮毂直径D0/风扇进口直径D1<0.15；风扇进口直径D1/风扇最大外径D2>0.8；额定工作转速>4000r/min。

其中，由轮盖1、轮盘2组成曲率平滑的子午流道，曲线曲率<0.03mm^-1，风扇进口与风扇出口成90°。

其中，叶片3设置为三维曲面，叶片3的厚度分布沿气流方向按气动载荷而变，叶片3在风扇进口处的前缘为弓形结构，弓形结构的最大变形量Δ/风扇最大外径D2<0.025，叶片3在风扇出口处采用后弯型结构，后弯角β_b2≤45°。

其中，所述轮盖1在进口边采用了篦齿型气封结构。

(三)有益效果

与现有技术相比较，本发明为了应对高功率密度动力装置对冷却风扇的特殊需求，提供了一种扁平型大风量高压头的离心式风扇，其能够解决紧凑空间下强化散热的空气流动问题。

附图说明

图1是本发明提供的紧凑结构下大风量高压头的离心风扇的二维结构示意图。

图2是离心风扇叶轮二维图。

图中：1.轮盖、2.叶片、3.轮盘、B2为风扇出口宽度。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

为解决现有技术的问题，本发明提供一种大风量高压头离心风扇，其包括：轮盖1、轮盘2和叶片3；

所述轮盖1、轮盘2和叶片3组成闭式风扇叶轮，轴向长度短，风扇最大外径D2/风扇轴向长度L在2.7～3.2之间；轮毂比小，轮毂直径D0/风扇进口直径D1<0.15，；进口直径大，风扇进口直径D1/风扇最大外径D2>0.8；能够在高转速状态下持续稳定工作，额定工作转速>4000r/min；并具备大风量高压头的气动性能。

其中，由轮盖1、轮盘2组成曲率平滑的子午流道，曲线曲率<0.03mm^-1，风扇进口与风扇出口成90°，使得气流在叶片通道内具备较小的逆压梯度。

其中，所述轮盖1在进口边采用了篦齿型气封结构。

如附图1所示，由于空间结构限制，风扇的轴向长度受到较大的压缩，按照离心风扇的工作方式，气流从进口到出口需要完成90°的折转，因此在狭窄的子午流道中气流很容易产生分离流动，形成较大的损失；同时风扇的工作条件较为恶劣，在进气口易产生进气畸变，叶片出口也不具备普通离心风扇的理想蜗壳，气流静压的提升主要需在叶片通道内完成。为了保证在这种紧凑结构下能产生大风量高压头的强制对流空气，本发明提供的这种离心风扇具备如下技术特征：

1、如图1所示，为提升紧凑空间下的气动性能，整体风扇叶轮结构呈为扁平状，风扇最大外径D2/风扇轴向长度L在2.7～3.2之间，为提升风扇设计点的风量，增大了风扇进口面积，风扇进口出的轮毂比D0/D1<0.15，进口直径D1/最大外径D2>0.8；

2、采用优化的子午流道，使轮盘、轮盖型线为过渡平滑的曲线，曲线曲率<0.03mm^-1,通过控制叶片通道中的压力分布和速度梯度分布，有效地抑制了分离，提高了离心风扇的气动效率，在这种轴向尺寸小的扁平型紧凑结构下达到了较高的气动性能；

3、通过优化后弯角β_b2和叶片厚度分布，同时采用了理想的机翼型后弯叶片，后弯角β_b2≤45°,既提升了风扇的静压效率，又保证了风扇在高转速状态下持续工作的可靠性；

4、针对这种大进口直径D0的离心叶轮，采用了特殊的弓形进气方式，弓形的最大变形量Δ/最大外径D2<0.025,有效抑制了紧凑结构下轴向进气产生的较大进口速度梯度；

5、在风扇轮盖进口边采用篦齿型气封结构，该结构与引风口配合，在叶顶间隙区形成旋涡流动，可有效抑制该处气流的轴向流动，从而降低离心风扇的泄漏损失。

对于紧凑型动力舱的特殊要求，离心风扇必须兼顾空间结构、气动性能和可靠性，具备在紧凑结构下在高转速状态可靠持续稳定工作的能力，同时达到大风量高压头的气动性能。这是本发明的难点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种大风量高压头离心风扇，其特征在于，其包括：轮盖(1)、轮盘(2)和叶片(3)；

所述轮盖(1)、轮盘(2)和叶片(3)组成闭式风扇叶轮，风扇最大外径D2/风扇轴向长度L在2.7～3.2之间；轮毂直径D0/风扇进口直径D1<0.15；风扇进口直径D1/风扇最大外径D2>0.8；额定工作转速>4000r/min。

2.如权利要求1所述的大风量高压头离心风扇，其特征在于，由轮盖(1)、轮盘(2)组成曲率平滑的子午流道，曲线曲率<0.03mm^-1，风扇进口与风扇出口成90°。

3.如权利要求1所述的大风量高压头离心风扇，其特征在于，叶片(3)设置为三维曲面，叶片(3)的厚度分布沿气流方向按气动载荷而变，叶片(3)在风扇进口处的前缘为弓形结构，弓形结构的最大变形量Δ/风扇最大外径D2<0.025，叶片(3)在风扇出口处采用后弯型结构，后弯角β_b2≤45°。

4.如权利要求1所述的大风量高压头离心风扇，其特征在于，所述轮盖(1)在进口边采用了篦齿型气封结构。