CN108825553A - 轴流风扇的扇叶结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轴流风扇的扇叶结构，包括轮毂和分布在轮毂周围形状相同的多个扇叶，其特征在于：所述多个扇叶均为LS翼型特性的扇叶，各个扇叶均包括五个特征截面，各特征截面的特征截面安装角依次为第一特征截面27.74°、第二特征截面25.61°、第三特征截面21.61°、第四特征截面20.70°、第五特征截面20.33°，扇叶的重心积叠线位于垂直于轮毂轴心线的周向平面内，其中周向平面为X‑Y平面，所述重心积叠线的控制方程为y=112.319X3+2.0627X2‑0.0081X，X为重心在X方向的坐标，Y为重心在Y方向的坐标，同一扇叶上的各特征截面的相对厚度由叶根到叶顶成非线性分布且相对厚度取值为0.03~0.07。

Description

轴流风扇的扇叶结构
技术领域
本发明涉及一种风扇，具体涉及一种轴流风扇的扇叶结构。
背景技术
发动机冷却风扇是车辆冷却系统的重要组成部分，风扇的性能直接影响着发动机的散热效果，进而影响发动机的性能。若风扇选取不当，则会导致发动机冷却不足或冷却过度，造成发动机工作环境恶化，进而影响发动机的性能和使用寿命。此外，风扇消耗的功率约占发动机输出功率的5%～8%，在追求环保、低能耗的趋势下，风扇的有效效率也日益引起关注。传统的风扇匹配中，技术人员往往是通过技术人员的经验来进行设计和修改，通过这种方式选取的风扇往往只能满足系统的冷却要求，并且这些轴流风扇做功效率以及效率普遍偏低，不能满足高风量、高风压、低噪声的要求，迫切需要改良。若盲目增加扇叶的面积和长度，不仅不能为冷却风扇提供足够大的风量、保证较高的效率，还会使叶片的强度也逐渐减弱，在增大风量的同时，也容易损坏叶片，并且这种结构的风扇即使能满足风量、风压要求，但其效率、噪声、结构紧凑性方面的要求又难以达到要求，而且研制周期较长。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种轴流风扇的扇叶结构，它发明轴向安装尺寸小，出风流量大，噪音低，冷却效率高，散热效果好。
本发明的目的是这样实现的：一种轴流风扇的扇叶结构，包括轮毂和分布在轮毂周围形状相同的多个扇叶，所述多个扇叶均为LS翼型特性的扇叶，各个扇叶均包括五个特征截面，各特征截面的特征截面安装角依次为第一特征截面27.74°、第二特征截面25.61°、第三特征截面21.61°、第四特征截面20.70°、第五特征截面20.33°，所述扇叶的重心积叠线位于垂直于轮毂轴心线的周向平面内，其中周向平面为X-Y平面，重心积叠线的控制方程为y=112.319X3+2.0627X2-0.0081X， X为重心在X方向的坐标，Y为重心在Y方向的坐标，同一扇叶上的各特征截面的相对厚度由叶根到叶顶成非线性分布且相对厚度取值为0.03~0.07。
所述轮毂的外圆周壁均匀固联奇数个形状相同的扇叶。
各特征截面距轮毂圆心的半径依次为第一特征截面84.92mm、第二特征截面132.32mm、第三特征截面166.75mm、第四特征截面195.20mm、第五特征截面220mm，
各特征截面的弦长分别为第一特征截面62.6mm、第二特征截面70.4mm、第三特征截面76mm、第四特征截面96.4mm、第五特征截面101mm，
所述轮毂的外圆周壁均匀固联七个形状相同的扇叶。
所述扇叶的翼型截面厚度由叶根到叶顶成非线性且取值为第一特征截面4.9454mm、第二特征截面4.8224mm、第三特征截面4.7234mm、第四特征截面4.6561mm、第五特征截面4.5753mm。
所述扇叶与风扇外圈为整体注塑制品。
各扇叶通过叶顶共同支承一风扇外圈。
风扇直径440mm，风扇轮毂直径为169.84mm。
采用上述方案，所述多个扇叶均为LS翼型特性的扇叶，各个扇叶均包括五个特征截面，各特征截面的特征截面安装角依次为第一特征截面27.74°、第二特征截面25.61°、第三特征截面21.61°、第四特征截面20.70°、第五特征截面20.33°，所述扇叶的重心积叠线位于垂直于轮毂轴心线的周向平面内，其中周向平面为X-Y平面，重心积叠线的控制方程为y=112.319X3+2.0627X2-0.0081X，X为重心在X方向的坐标，Y为重心在Y方向的坐标，同一扇叶上的各特征截面的相对厚度由叶根到叶顶成非线性分布且相对厚度取值为0.03~0.07。扇叶均为LS翼型特性的扇叶，LS翼型广泛应用于通风机中，且具有较大升阻比，因其具有较小的相对厚度，有利减轻风扇叶片重量，相比现有风扇，在同等条件下，能提供更大的风量，且噪音更低。扇叶外形由五特征截面迭合形成，重心积叠线落在的控制方程为y=112.319X3+2.0627X2-0.0081X上，重心积叠线位于同一平面上，采用这种结构扇叶在垂直于的方向上轴向安装尺寸小，并且轴向端的跳动小，有利于提高扇叶在运动中的稳定性。各特征截面的特征截面安装角依次为第一特征截面27.74°、第二特征截面25.61°、第三特征截面21.61°、第四特征截面20.70°、第五特征截面20.33°能够控制风量大小。扇叶安装角逐渐变小，可以减小叶顶通道二次流，大提高气动效率，降低噪声，提高稳定工作性。在转速，静压相同的情况下，流量大，噪音低，冷却效率高，散热效果好。采用本发明，在转速，静压相同的情况下，扇叶的流量大，噪音低，冷却效率高，散热效果好。
所述轮毂的外圆周壁均匀固联奇数个形状相同的扇叶，采用这种结构防止整体上扇叶的对称结构，能避免对称结构在运动中带来的振动。
各扇叶通过叶顶共同支承一风扇外圈，由于风扇外圈的支撑加强作用，克服了高速旋转时扇叶的不规则抖动，避免了由于扇叶抖动而引起的异常噪声，从而优化了声音的舒适程度。风扇外圈连接扇叶顶部，既可以减小叶顶间隙又可以起到导流的作用。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明的轴测图；
图2为图1的俯视图；
图3为扇叶的特征截面的结构示意图；
图4为本发明的重心积叠线的设计图。
附图中，1为轮毂，2为扇叶，4为风扇外圈，9为重心积叠线，d为最大翼型厚度，a为特征截面安装角，b为弦长。
具体实施方式
参照附图，将详细描述本发明的具体实施方案。
参见图1至图4，一种轴流风扇的扇叶2结构，包括轮毂1和分布在轮毂1周围形状相同的多个扇叶2，风扇轮毂1直径为169.84mm，优选地，所述轮毂1的外圆周壁均匀固联奇数个形状相同的扇叶2，采用这种结构防止整体上扇叶2的对称结构，能避免对称结构在运动中带来的振动。本实施例中，所述轮毂1的外圆周壁均匀固联七个形状相同的扇叶2。所述多个扇叶2均为LS翼型特性的扇叶2，各个扇叶2均包括五个特征截面，各特征截面距轮毂1圆心的半径依次为第一特征截面84.92mm、第二特征截面132.32mm、第三特征截面166.75mm、第四特征截面195.20mm、第五特征截面220mm，整个风扇直径为440mm。各特征截面的弦长b分别为第一特征截面62.6mm、第二特征截面70.4mm、第三特征截面76mm、第四特征截面96.4mm、第五特征截面101mm。各特征截面的特征截面安装角a依次为第一特征截面27.74°、第二特征截面25.61°、第三特征截面21.61°、第四特征截面20.70°、第五特征截面20.33°。扇叶2的重心积叠线9位于垂直于轮毂1轴心线的周向平面内，其中周向平面为X-Y平面，重心积叠线9的控制方程为y=112.319X3+2.0627X2-0.0081X，本实施中，以轮毂1的轴心为o点，X为重心在X方向的坐标，Y为重心在Y方向的坐标，本实施中第一截面上的重心位置为X=-1.4821，Y=-84.9071；第二截面上的重心位置为X= -6.9251，Y=-132.1386；第三截面上的重心位置为X=14.5333，Y=-166.1159；第四截面上的重心位置为X= 47.223，Y=-189.4013；第五截面上的重心位置为X= 75.2444，-206.7324；选取y=112.319X3+2.0627X2-0.0081X上述曲线段作为重心积叠线段，采用这种扇叶2结构，扇叶2前端设置前弯角度，优化了流场，有利于降低噪音；中间采用后向弯角，加长叶片流道，改善了涡流噪声。同一扇叶2上的各特征截面的相对厚度由叶根到叶顶成非线性分布且相对厚度取值为0.03~0.07，其中相对厚度=最大翼型厚度d/弦长b。本实施例中，所述扇叶2的翼型截面弦长b分别为第一特征截面62.6mm、第二特征截面70.4mm、第三特征截面76mm、第四特征截面96.4mm、第五特征截面101mm；则所述风扇扇叶2的翼型截面厚度d 由叶根到叶顶成非线性且取值为第一特征截面4.9454mm、第二特征截面4.8224mm、第三特征截面4.7234mm、第四特征截面4.6561mm、第五特征截面4.5753mm。
优选地，各扇叶2通过叶顶共同支承一风扇外圈4，由于风扇外圈4的支撑加强作用，克服了高速旋转时扇叶2的不规则抖动，避免了由于扇叶2抖动而引起的异常噪声，从而优化了声音的舒适程度。风扇外圈4连接扇叶2顶部，既可以减小叶顶间隙又可以起到导流的作用。所述扇叶2与风扇外圈4为整体注塑制品，一体成型精度高，产生废料少。
以下以具体试验数据来证明本技术方案的有益效果。
应用本技术方案的轴流风扇与旧风扇数据对比如下表
采用本专利进行气流散热时，扇叶2在空气中快速扫过时，扇叶2的翼面与空气冲击．给空气以能量，产生了正压力．空气则从叶道流出。翼背牵动背面的空气．而产生负压力，将空气吸入叶道，如此一吸一推造成空气流动。空气经过扇叶2时获得了能量，促使气流轴向移动，带走热量。

Claims (10)

1.一种轴流风扇的扇叶结构，包括轮毂（1）和分布在轮毂（1）周围形状相同的多个扇叶（2），其特征在于：所述多个扇叶（2）均为LS翼型特性的扇叶，各个扇叶均包括五个特征截面，各特征截面的特征截面安装角依次为第一特征截面27.74°、第二特征截面25.61°、第三特征截面21.61°、第四特征截面20.70°、第五特征截面20.33°，所述扇叶的重心积叠线位于垂直于轮毂轴心线的周向平面内，其中周向平面为X-Y平面，重心积叠线的控制方程为Y=112.319X3+2.0627X2-0.0081X， X为重心在X方向的坐标，Y为重心在Y方向的坐标，同一扇叶（2）上的各特征截面的相对厚度由叶根到叶顶成非线性分布且相对厚度取值为0.03~0.07。
2.根据权利要求1所述的轴流风扇的扇叶结构，其特征在于：各特征截面距轮毂（1）圆心的半径依次为第一特征截面84.92mm、第二特征截面132.32mm、第三特征截面166.75mm、第四特征截面195.20mm、第五特征截面220mm。
3.根据权利要求1所述的轴流风扇的扇叶结构，其特征在于：各特征截面的弦长分别为第一特征截面62.6mm、第二特征截面70.4mm、第三特征截面76mm、第四特征截面96.4mm、第五特征截面101mm。
4.根据权利要求1所述的轴流风扇的扇叶结构，其特征在于：所述扇叶（2）的翼型截面厚度由叶根到叶顶成非线性且取值为第一特征截面4.9454mm、第二特征截面4.8224mm、第三特征截面4.7234mm、第四特征截面4.6561mm、第五特征截面4.5753mm。
5.根据权利要求1所述的轴流风扇的扇叶结构，其特征在于：所述轮毂（1）的外圆周壁均匀固联奇数个形状相同的扇叶（2）。
6.根据权利要求1所述的轴流风扇的扇叶结构，其特征在于：所述轮毂（1）的外圆周壁均匀固联七个形状相同的扇叶（2）。
7.根据权利要求1所述的轴流风扇的扇叶结构，其特征在于：第一截面上的重心位置为X=-1.4821，Y=-84.9071；第二截面上的重心位置为X= -6.9251，Y=-132.1386；第三截面上的重心位置为X= 14.5333，Y=-166.1159；第四截面上的重心位置为X= 47.223，Y=-189.4013；第五截面上的重心位置为X= 75.2444，-206.7324。
8.根据权利要求1所述的轴流风扇的扇叶结构，其特征在于：各扇叶（2）通过叶顶共同支承一风扇外圈（4）。
9.根据权利要求8所述的轴流风扇的扇叶结构，其特征在于：所述扇叶与风扇外圈（4）为整体注塑制品。
10.根据权利要求1所述的轴流风扇的扇叶结构，其特征在于：风扇直径440mm，风扇轮毂直径为169.84mm。
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