CN114718903A - 一种散热轴流风扇用高性能翼型 - Google Patents

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张胜利
何龙
王昌昊
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Chengdu Aeronautic Polytechnic
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Abstract

一种散热轴流风扇用高性能翼型，此翼型的命名为NACA4412‑MOD,翼型的几何外形包括前缘1、后缘2、翼型上表面3、翼型下表面4和中弧线6，中弧线6的两端分别位于前缘1和后缘2上，前缘1和后缘2之间的间距为弦长C；中弧线6和弦长5之间的间距为翼型的弯度f，翼型上表面3和翼型下表面4之间的间距为翼型的厚度t，翼型的最大厚度T与弦长C之比T/C＝12％，最大厚度位置Xt/C＝33％；翼型的最大弯度F与弦长C之比F/C＝6％，最大弯度位置Xf/C＝43％；翼型的前缘半径r与弦长C之比r/C＝1.2％,翼型的后缘夹角τ：4.2°。改型后的新翼型NACA4412‑MOD具有更加优异的气动特性。

Description

一种散热轴流风扇用高性能翼型
技术领域：
本发明涉及轴流风扇叶片的技术领域，更具体地说涉及一种散热轴流风扇用高性能翼型。
背景技术：
翼型是影响轴流风扇气动性能的关键因素，传统轴流风扇普遍直接采用美国的NACA系列翼型，或者不重视翼型的设计与选择，从而导致设计出的轴流风扇的气动性能受到影响。在目前全世界及我国对碳达峰碳中和越来越重视的背景下，必须重视轴流风扇专用翼型的设计及提高其气动性能，从而提高轴流风扇的效率，减小耗电量，为碳达峰碳中和做出行业贡献。目前我国的轴流风扇翼型大都还采用上世纪40年代以前开发的飞机机翼和螺旋桨翼型，如RAF-6E、CLARK-Y、LS系列、哥廷根翼型等。
所以需要对传统翼型进行改型优化设计，从而形成一种散热轴流风扇用高性能翼型。高性能指的是高效率、大风量及高压力，体现在翼型气动特性上，就是翼型的高升阻比、高升力、低阻力特性；如针对现有的航空翼型NACA4412，其翼型的最大厚度与弦长之比＝12％，最大厚度位置＝30％；翼型的最大弯度与弦长之比＝4％，最大弯度位置＝40％；翼型的前缘半径与弦长之比＝1.1％,翼型的后缘夹角为4.2，其翼型的气动特性有很大的改进空间。
发明内容：
本发明的目的就是针对现有技术之不足，而提供了一种散热轴流风扇用高性能翼型，其改型后的新翼型NACA4412-MOD具有更加优异的气动特性。
一种散热轴流风扇用高性能翼型，此翼型的命名为NACA-MOD,翼型的几何外形包括前缘、后缘、翼型上表面、翼型下表面和中弧线，中弧线的两端分别位于前缘和后缘上，前缘和后缘之间的间距为弦长C；中弧线和弦长C之间的间距为翼型的弯度f，翼型上表面和翼型下表面之间的间距为翼型的厚度t，其特征在于：
翼型的最大厚度T与弦长C之比T/C＝12％，最大厚度位置Xt/C＝33％；
翼型的最大弯度F与弦长C之比F/C＝6％，最大弯度位置Xf/C＝43％；
翼型的前缘半径r与弦长C之比r/C＝1.2％,翼型的后缘夹角τ：4.2°。
优选的，所述叶片的翼型上、下表面所对应的坐标如下：
Figure BDA0003602777870000021
Figure BDA0003602777870000031
本发明的有益效果在于：
本发明所涉及的翼型设计，改型后的新翼型NACA4412-MOD的最大弯度和最大厚度都有了明显的增大，并且最大厚度与最大弯度的位置后移；具有更为优异的气动特性。
附图说明：
图1为本发明轴流风扇叶片翼型的几何外形图；
图2为本发明轴流风扇叶片翼型直角坐标系中的示意图；
图3为雷诺数Re＝300000时的升力Cl、阻力Cd和升阻比Cl/Cd特性曲线对比：
图4为雷诺数Re＝500000时的升力Cl、阻力Cd和升阻比Cl/Cd特性曲线对比：
图5为雷诺数Re＝800000时的升力Cl、阻力Cd和升阻比Cl/Cd特性曲线对比：
图6为雷诺数Re＝1000000时的升力Cl、阻力Cd和升阻比Cl/Cd特性曲线对比：
图7为雷诺数Re＝1500000时的升力Cl、阻力Cd和升阻比Cl/Cd特性曲线对比：
图8为雷诺数Re＝2000000时的升力Cl、阻力Cd和升阻比Cl/Cd特性曲线对比。
图中：1、前缘；2、后缘；3、翼型上表面；4、翼型下表面；5、中弧线；t、厚度；f、弯度；T、最大厚度；F、最大弯度；C、最大弦长；r、前缘半径；τ、后缘夹角。
具体实施方式：
实施例：本发明所涉及的一种散热轴流风扇用高性能翼型，由于散热轴流风扇的工作雷诺数范围一般比较小，选取雷诺数分别为Re＝300000、500000、800000、1000000、1500000及2000000。通过对现有翼型NACA4412多轮改型优化设计，新翼型的命名为NACA4412-MOD；
翼型的几何外形包括前缘1、后缘2、翼型上表面3、翼型下表面4和中弧线5，中弧线5的两端分别位于前缘1和后缘2上，前缘1和后缘2之间的间距为弦长C；中弧线5和弦长C之间的间距为翼型的弯度f，翼型上表面3和翼型下表面4之间的间距为翼型的厚度t，其特征在于：
翼型的最大厚度T与弦长C之比T/C＝12％，最大厚度位置Xt/C＝33％；
翼型的最大弯度F与弦长C之比F/C＝6％，最大弯度位置Xf/C＝43％；
翼型的前缘半径r与弦长C之比r/C＝1.2％,翼型的后缘夹角τ：4.2°。
与现有翼型NACA4412相比，改型后的新翼型NACA4412-MOD的最大弯度和最大厚度都有了明显的增大，并且最大厚度与最大弯度的位置后移。
优选的，所述叶片的翼型上、下表面所对应的坐标如下：
Figure BDA0003602777870000051
Figure BDA0003602777870000061
Figure BDA0003602777870000071
基于ANSYS FLUENT仿真计算软件对改型前后的翼型进行气动特性仿真计算，计算的马赫数Ma＝0.2，迎角范围-8°～13°，得到升力系数Cl、阻力系数Cd、升阻比Cl/Cd特性曲线，特性曲线分别为说明书附图的图3-图8；
通过上述由上述系列升力特性曲线、阻力特性曲线以及升阻比特性曲线对比可以看到，在给定的雷诺数条件下，迎角相同时，与NACA4412航空翼型相比，NACA4412-MOD翼型的升力系数更大(最大超过1.6)，阻力维持在相当水平或稍有增大，升阻比有了较大的增加(最大超过160，比NACA4412翼型最大升阻比提升超过10％)并且高升阻比的范围更宽。
经分析，NACA4412-MOD翼型的气动特性超过NACA4412翼型，能够用于高性能散热轴流风扇的设计，将能够增大轴流风扇风量(翼型升力决定)，能够提高轴流风扇效率(翼型升阻比决定)，能够达到节能、减排、碳达峰和碳中和的目的，该新翼型具有广泛的应用价值。
所述实施例用以例示性说明本发明，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对所述实施例进行修改，因此本发明的权利保护范围，应如本发明的权利要求所列。

Claims (2)

1.一种散热轴流风扇用高性能翼型，此翼型的命名为NACA4412-MOD,翼型的几何外形包括前缘(1)、后缘(2)、翼型上表面(3)、翼型下表面(4)和中弧线(5)，中弧线(5)的两端分别位于前缘(1)和后缘(2)上，前缘(1)和后缘(2)之间的间距为弦长C；中弧线(5)和弦长C之间的间距为翼型的弯度f，翼型上表面(3)和翼型下表面(4)之间的间距为翼型的厚度t，其特征在于：
翼型的最大厚度T与弦长C之比T/C＝12％，最大厚度位置Xt/C＝33％；
翼型的最大弯度F与弦长C之比F/C＝6％，最大弯度位置Xf/C＝43％；
翼型的前缘半径r与弦长C之比r/C＝1.2％,翼型的后缘夹角τ：4.2°。
2.根据权利要求1所述的一种散热轴流风扇用高性能翼型，其特征：所述叶片的翼型上、下表面所对应的坐标如下：
Figure FDA0003602777860000011
Figure FDA0003602777860000021
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