CN116595725A - 一种农用轴流风机变环量流型叶片设计方法 - Google Patents

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CN116595725A CN202310472989.5A CN202310472989A CN116595725A CN 116595725 A CN116595725 A CN 116595725A CN 202310472989 A CN202310472989 A CN 202310472989A CN 116595725 A CN116595725 A CN 116595725A
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刘志伟
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Abstract

本发明属于机械应用装备领域，具体涉及一种农用轴流风机变环量流型叶片设计方法，包括步骤S1、根据设计进口静压、设计转速、设计通风量，使用变环量流型及孤立翼型法计算叶片参数；步骤S2、使用步骤S1计算得到不同计算截面的弦长b及计算截面安放角βm进行快速建模；S3、根据步骤S2得到的叶片的模型导入3D建模软件中得到叶片实体模型及流体域，进而进行数值模拟；S4、通过数值模拟筛选适合的变环量流型；S5、选定变环量流型后，通过数值模拟筛选较优轮毂直径；S6、选定轮毂比后，改变不同的翼型相对厚度、翼型，重复步骤S1～S3再次进行变环量叶片设计，筛选较优翼型。本发明的方法，可显著提高风机通风量及能效比，有效增强风机叶片的做功能力。

Description

一种农用轴流风机变环量流型叶片设计方法
技术领域
本发明属于机械应用装备领域，具体涉及一种农用轴流风机变环量流型叶片设计方法。
背景技术
轴流风机节能效果在国民经济、节能和环境保护都有十分重要的意义。
目前市场上的大多数农用轴流风机都采用较小的轮毂比，以提高过流区域增大风量。对于低压的农用轴流风机而言，轮毂比很小，叶片较长，如果采用传统的等环量设计会导致叶片底部安放角过大，顶部安装角过小，叶片扭曲非常严重，导致气流状况恶化。且等环量设计大多只能保证设计工况获得符合等环量规律的流态，不适合风机变工况运行。故采用改进的变环量流型设计，有助于改进叶片根部流动情况。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种农用轴流风机变环量流型叶片设计方法，通过数值模拟的方式低成本地筛选变环量流型、轮毂比及翼型，最终使用较优参数设计出最终叶片，从而显著提升农用轴流风机的气动性能，改善叶片做功能力。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种农用轴流风机的变环量流型叶片设计方法，用于设计农用轴流风机变环量流型叶轮的叶轮叶片，所述叶轮包括叶轮叶片1、叶片根部2和轮毂3，其中，叶轮叶片1的叶片根部2放置在轮毂3预留的凹槽中，固定在轮毂3之上；
所述方法包括如下步骤：
步骤S1、根据设计进口静压、设计转速、设计通风量，使用变环量流型及孤立翼型法计算叶片参数；
其中，设计进口静压为120Pa，设计转速为960r/min，设计通风量为36000m3/h；
步骤S1.1、确定农用轴流风机的转速、级数、比转数以及与比转数对应的级型式、全压系数及全压效率、叶轮直径及叶顶圆周速度；
农用轴流风机使用异步电动机直连驱动，故预选农用轴流风机的转速为720、960、1450r/min；
农用轴流风机的级数预选1级或者2级；
使用公式1计算农用轴流风机的比转数：
公式1中，ns为比转数；n为转速，单位为r/min；qv为流量，单位为m3/s；ptF.Ⅰ为单级全压，单位为Pa；
根据比转数-全压系数、比转数-全压效率关系曲线，得到与比转数对应的级型式、全压系数ψt及全压效率ηtF；
使用公式2计算叶轮直径，并圆整为标准直径：
公式2中，D为叶轮直径，单位为m；n为转速，单位为r/min；ptF.Ⅰ为单级全压，单位为Pa；ψtⅠ为单级全压系数；
根据叶轮直径计算叶顶圆周速度：
公式3中，ut为叶顶圆周速度，单位为m/s；D为叶轮直径，单位为m；n为转速，单位为r/min；
步骤S1.2、确定叶轮叶片1的五个计算截面，并计算出计算截面半径，确定变环量指数a及计算变环量流型常数K，求得计算截面半径处的轴向速度后，求解出口处旋绕速度c2u和出口处轴向速度c2a沿叶片径向变化；
在叶轮叶片1上选取A、B、C、D、E五个计算截面，五个截面等分叶轮叶片1的纵向截面对其进行截取；
其中，第一计算截面A位于叶轮叶片1的底部，即轮毂面；
第五计算截面E位于叶轮叶片1的顶部，即叶顶截面；
在叶轮叶片1上由第一计算截面A向第五计算截面E方向依次等间距确定第二计算截面B、第三计算截面C和第四计算截面D；
第一计算截面A、第二计算截面B、第三计算截面C、第四计算截面D和第五计算截面E相互平行；
相对平均半径为：
公式4中，为相对平均半径；/>为轮毂比；
计算截面半径为轮毂截面至叶顶截面均分；
将叶片分为五个计算截面，第n计算截面半径公式如下：
公式5中，D为叶轮直径，单位为m；d为轮毂直径，单位为m；
变环量指数a选择-1至1；
变环量流型常数K由公式6计算：
公式6中，K为变环量流型常数；ptF为全压，单位为Pa；a为变环量指数；d为轮毂比；ηtF为全压效率，单位为％；ρ为气体密度，单位为kg/m3；ω为叶轮旋绕角速度，单位为s-1；rt为叶轮半径，单位为m；
通过公式7～9计算第一计算截面A、第二计算截面B、第三计算截面C、第四计算截面D和第五计算截面E的轴向速度和旋绕速度：
Δcu＝c2u＝Kr-a 公式9
公式7～9中，c1a为进口轴向速度，单位为m/s；qv为流量，单位为m3/s；D为叶轮直径，单位为m；d为轮毂比；c2a为出口轴向速度，单位为m/s；c2am为平均半径处轴向速度，单位为m/s；ω为叶轮旋绕角速度，单位为s-1；K为变环量流型常数；r为不同计算截面的半径，单位为m；a为变环量指数；rm为平均半径，单位为m；Δcu为旋绕速度的变化，单位为m/s；c2u为出口处旋绕速度，单位为m/s；
步骤S1.3、确定其他叶轮气流参数和几何尺寸
通过公式10～15计算第一计算截面A、第二计算截面B、第三计算截面C、第四计算截面D和第五计算截面E的轴向分速度、相对速度、额线间夹角、负荷系数、叶栅稠密度和弦长×叶片数：
bZ＝2πrτ 公式15
公式10～15中，cma为计算截面平均轴向速度，单位为m/s；c1a为进口轴向速度，单位为m/s；c2a为出口轴向速度，单位为m/s；
ωm为计算截面叶轮旋绕角速度，单位为s-1；u为计算截面的圆周速度，单位为m/s；Δcu为旋绕速度的变化，单位为m/s；
βm为计算截面安放角，单位为°；
τCy为负荷系数；
τ为叶栅稠密度；Cy为升力系数；
b为弦长，单位为m；Z为叶片数，单位为片；r为不同计算截面的半径，单位为m；
步骤S2、使用步骤S1计算得到不同计算截面的弦长b及计算截面安放角βm进行快速建模；
其中，使用步骤S1算出的不同计算截面数据，计算出不同截面的翼型几何参数以及翼型重心位置，然后根据弦长b以及计算截面安放角βm绘制出各计算截面翼型图；把各计算截面上翼型重心都放在同一条直线上，然后分别绘制出每个截面翼型的投影，通过光滑的曲线将每一个曲线连接，从而得到叶片的模型；
S3、根据步骤S2得到的叶片的模型导入3D建模软件中得到叶片实体模型及流体域，进而进行数值模拟；
S4、通过数值模拟筛选适合的变环量流型；
其中，选择不同变环量流型重复步骤S1～S3，最终选取变环量流型为：
cur0.7＝K 公式16
公式16中，cu为旋绕速度，单位为m/s；r为不同计算截面的半径，单位为m；K为变环量流型常数；
S5、选定变环量流型后，通过数值模拟筛选较优轮毂直径；
其中，选择不同轮毂直径重复步骤S1～S3，得到较优轮毂直径；
S6、选定轮毂比后，改变不同的翼型相对厚度、翼型，重复步骤S1～S3再次进行变环量叶片设计，筛选较优翼型。
其中，翼型相对厚度为翼型最厚位置的厚度与弦长的比值。
步骤S3中，所述3D建模软件为NX或Solidworks。
其中，步骤S4中，优选变环量流型为cur0.7＝K，即变环量流型指数a为0.7时，通风量及能效比达到最高。
其中，步骤S5中，所述较优轮毂直径为260mm时，通风量及能效比达到最高。
其中，步骤S6中，所述较优翼型相对厚度为0.06，并施加60％的弯度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明的变环量流型叶片设计方法，选取适合农用轴流风机工作静压及通风量的变环量流型、轮毂比及翼型，进而进行变环量设计，可显著提高风机通风量及能效比。
2)本发明的变环量流型叶片设计方法，与市场上常见的同尺寸农用轴流风机相比，在设计工况(120Pa)下，能够将农用轴流风机通风量提升21.62％，能效比提升8.75％。
3)本发明的变环量流型叶片设计方法，能够有效增强风机叶片的做功能力。
附图说明
图1a为农用轴流风机叶轮叶片的右视结构图；
图1b为农用轴流风机叶轮叶片的前视结构图；
图1c为农用轴流风机叶轮叶片的侧视结构图；
图2为本发明的叶片截面示意图；
图3a为本发明的叶片第一截面A(轮毂面)的示意图；
图3b为本发明的叶片第二截面B的示意图；
图3c为本发明的叶片第三截面C的示意图；
图3d为本发明的叶片第四截面D的示意图；
图3e为本发明的叶片第五截面E(叶顶截面)的示意图；
图4为比转数-全压系数、比转数-全压效率关系曲线(单级轴流风机)。
其中的附图标记为：
1、叶轮叶片 2、叶片根部
3、轮毂
A、第一计算截面 B、第二计算截面
C、第三计算截面 D、第四计算截面
E、第五计算截面
附图3a～3e中，Y为旋转方向
具体实施方式
为使本发明的技术特点更加清晰，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1a～1c所示，一种农用轴流风机变环量流型叶轮，包括叶轮叶片1、叶片根部2和轮毂3，其中，叶轮叶片1的叶片根部2放置在轮毂3预留的凹槽中，固定在轮毂3之上。
一种农用轴流风机的变环量流型叶片设计方法，包括如下步骤：
步骤S1、根据设计进口静压、设计转速、设计通风量，使用变环量流型及孤立翼型法计算叶片参数；
其中，设计进口静压为120Pa，设计转速为960r/min，设计通风量为36000m3/h。
步骤S1.1、确定农用轴流风机的转速、级数、比转数以及与比转数对应的级型式、全压系数及全压效率、叶轮直径及叶顶圆周速度；
农用轴流风机使用异步电动机直连驱动，故预选农用轴流风机的转速为720、960、1450r/min；
农用轴流风机的级数预选1级或者2级；
使用公式1计算农用轴流风机的比转数：
公式1中，ns为比转数；n为转速，单位为r/min；qv为流量，单位为m3/s；ptF.Ⅰ为单级全压，单位为Pa。
根据图4的比转数-全压系数、比转数-全压效率关系曲线，得到与比转数对应的级型式、全压系数ψt及全压效率ηtF。
使用公式2计算叶轮直径，并圆整为标准直径：
公式2中，D为叶轮直径，单位为m；n为转速，单位为r/min；ptF.Ⅰ为单级全压，单位为Pa；ψtⅠ为单级全压系数。
根据叶轮直径计算叶顶圆周速度：
公式3中，ut为叶顶圆周速度，单位为m/s；D为叶轮直径，单位为m；n为转速，单位为r/min。
步骤S1.2、确定叶轮叶片1的五个计算截面，并计算出计算截面半径，确定变环量指数a及计算变环量流型常数K，求得计算截面半径处的轴向速度后，求解出口处旋绕速度c2u和出口处轴向速度c2a沿叶片径向变化。
如图2所示，在叶轮叶片1上选取A、B、C、D、E五个计算截面，五个截面等分叶轮叶片1的纵向截面对其进行截取。
其中，第一计算截面A位于叶轮叶片1的底部，即轮毂面。
第五计算截面E位于叶轮叶片1的顶部，即叶顶截面。
在叶轮叶片1上由第一计算截面A向第五计算截面E方向依次等间距确定第二计算截面B、第三计算截面C和第四计算截面D。
第一计算截面A、第二计算截面B、第三计算截面C、第四计算截面D和第五计算截面E相互平行。
相对平均半径为：
公式4中，为相对平均半径；/>为轮毂比。
计算截面半径为轮毂截面至叶顶截面均分。
将叶片分为五个计算截面，第n计算截面半径公式如下：
公式5中，D为叶轮直径，单位为m；d为轮毂直径，单位为m。
变环量指数a选择-1至1。
变环量流型常数K由公式6计算：
公式6中，K为变环量流型常数；ptF为全压，单位为Pa；a为变环量指数；为轮毂比；ηtF为全压效率，单位为％；ρ为气体密度，单位为kg/m3；ω为叶轮旋绕角速度，单位为s-1；rt为叶轮半径，单位为m。
通过公式7～9计算第一计算截面A、第二计算截面B、第三计算截面C、第四计算截面D和第五计算截面E的轴向速度和旋绕速度：
Δcu＝c2u＝Kr-a 公式9
公式7～9中，c1a为进口轴向速度，单位为m/s；qv为流量，单位为m3/s；D为叶轮直径，单位为m；为轮毂比；c2a为出口轴向速度，单位为m/s；c2am为平均半径处轴向速度，单位为m/s；ω为叶轮旋绕角速度，单位为s-1；K为变环量流型常数；r为不同计算截面的半径，单位为m；a为变环量指数；rm为平均半径，单位为m；Δcu为旋绕速度的变化，单位为m/s；c2u为出口处旋绕速度，单位为m/s。
步骤S1.3、确定其他叶轮气流参数和几何尺寸
通过公式10～15计算第一计算截面A、第二计算截面B、第三计算截面C、第四计算截面D和第五计算截面E的轴向分速度、相对速度、额线间夹角、负荷系数、叶栅稠密度和弦长×叶片数：
bZ＝2πrτ 公式15
公式10～15中，cma为计算截面平均轴向速度，单位为m/s；c1a为进口轴向速度，单位为m/s；c2a为出口轴向速度，单位为m/s；
ωm为计算截面叶轮旋绕角速度，单位为s-1；u为计算截面的圆周速度，单位为m/s；Δcu为旋绕速度的变化，单位为m/s；
βm为计算截面安放角，单位为°；
τCy为负荷系数；
τ为叶栅稠密度；Cy为升力系数；
b为弦长，单位为m；Z为叶片数，单位为片；r为不同计算截面的半径，单位为m。
轴流通风机设计中，采用沿叶高变环量设计，使用孤立翼型理论(τ<1)设计轴流风机，即假定孤立叶型的升力系数与叶栅中叶型的升力系数相等，再根据空气动力计算方程，计算出各截面参数，整个叶栅参数就随之而定了。
步骤S2、使用步骤S1计算得到不同计算截面的弦长b及计算截面安放角βm进行快速建模；
其中，使用步骤S1算出的不同计算截面数据，计算出不同截面的翼型几何参数以及翼型重心位置，然后根据弦长b以及计算截面安放角βm绘制出各计算截面翼型图。把各计算截面上翼型重心都放在同一条直线上，然后分别绘制出每个截面翼型的投影，通过光滑的曲线将每一个曲线连接，从而得到叶片的模型。
S3、根据步骤S2得到的叶片的模型导入3D建模软件中得到叶片实体模型及流体域，进而进行数值模拟；
优选地，所述3D建模软件为NX或Solidworks。
S4、通过数值模拟筛选适合的变环量流型；
其中，选择不同变环量流型重复步骤S1～S3，最终选取变环量流型为：
cur0.7＝K 公式16
公式16中，cu为旋绕速度，单位为m/s；r为不同计算截面的半径，单位为m；K为变环量流型常数。
S5、选定变环量流型后，通过数值模拟筛选较优轮毂直径；
其中，选择不同轮毂直径重复步骤S1～S3，得到较优轮毂直径。
优选地，所述较优轮毂直径为260mm时，通风量及能效比达到最高。
S6、选定轮毂比后，改变不同的翼型相对厚度、翼型，重复步骤S1～S3再次进行变环量叶片设计，筛选较优翼型。
其中，不同翼型的最佳升力系数Cyopt、升阻比1/μ(1/μ＝Cy/Cx)、翼型相对厚度、失速性能及翼型形状等都有些差别。翼型相对厚度为翼型最厚位置的厚度与弦长的比值。重复步骤S1～S3，得到较优翼型。
优选地，所述较优翼型相对厚度为0.06，并施加60％的弯度。
实施例
S1、根据设计进口静压、设计转速、设计通风量，使用变环量流型及孤立翼型法计算叶片参数；
一种36英寸农用轴流风机(该36英寸农用轴流风机以下称为原型农用轴流风机)。该原型农用轴流风机的转速为960r/min，风机出口直径为910mm，风机轮毂直径为150mm，电机直径为188mm、长为315mm。
原型农用轴流风机在设计工况(120Pa)下，通风量为24243.48m3/h，能效比为10.81m3/(h·W)。以部分参数为设计参数，选取设计进口静压为120Pa、设计转速为960r/min、设计通风量为36000m3/h。
步骤S1.1、确定农用轴流风机的转速、级数、叶轮直径及叶顶圆周速度；
本申请选择的设计转速为960r/min，又因农用轴流风机常用的级数为1级，故以此计算出全压、比转速、全压效率，然后根据叶轮直径(圆整后)，计算出风机叶顶圆周速度，参数如下：
注：开放出口条件下，设计全压与静压相等
步骤S1.2、确定如图2所示的五个计算截面，并计算出计算截面半径，确定变环量指数a及计算变环量流型常数K，求得计算截面半径处的轴向速度后，求解出口处旋绕速度c2u和出口轴向速度c2a沿叶片径向变化。计算截面半径如下表所示。
优选的变环量指数a为0.7，计算变环量常数K为1.762。
截面名称 半径
相对平均半径截面 0.74
第一截面半径A 0.13m
第二截面半径B 0.21m
第三截面半径C 0.29m
第四截面半径D 0.37m
第五截面半径E 0.45m
步骤S1.3、确定其他叶轮气流参数和几何尺寸
如下表所示：
三维建模后，采用沿叶高变环量设计的风机叶轮如图1a～1c所示。
S2、使用步骤S1计算得到不同截面的弦长及进气几何角进行快速建模；
其中，使用步骤S1算出的不同截面数据，计算出不同截面的翼型几何参数以及翼型重心位置，然后根据弦长b以及叶片安放角βm绘制出各计算截面翼型图。把各计算截面上翼型重心都放在同一条直线上，然后分别绘制出每个截面翼型的投影，通过光滑的曲线将每一个曲线连接，从而得到叶片的模型。
S3、根据步骤S2得到的模型导入3D建模软件中得到叶片实体模型及流体域，进而进行数值模拟；
在UG NX中使用通过点命令导入点，生成面后缝合成实体，构建出流体域进行数值模拟计算。流体域进出口边界条件为压力进口，开放出口；计算域交界面设置为静-静交界面的普通连接和动-静交界面的旋转周期性连接；非定常模拟以定常模拟为初场，每旋转2°为一个时间步长，当残差稳定并达到10-4量级时为收敛。
S4、通过数值模拟筛选优选的变环量流型；
选择多种不同变环量流型重复步骤S1～S3，最终选取变环量流型为cur0.7＝K，其他常见的变环量流型在此工况下设计结果并不理想。
步骤S4中，优选变环量流型为cur0.7＝K，即变环量流型指数a为0.7时，通风量及能效比达到最高。
S5、选定变环量流型后，通过数值模拟筛选较优轮毂直径；
其中，选择多种轮毂直径重复步骤S1～S3，最终轮毂直径为260mm时，通风量及能效比达到最高。其中，步骤S1、S2给出的数据均为较优轮毂直径的数据。
S6、选定轮毂比再次进行变环量叶片设计重复步骤S1～S3，筛选较优翼型；
其中，不同翼型的最佳升力系数Cyopt、升阻比1/μ(1/μ＝Cy/Cx)、翼型相对厚度、失速性能及翼型形状等都有些差别。最终选取的翼型为NACA65，相对厚度为0.06，并施加60％的弯度，最终选定的叶片如图2所示，不同截面的翼型图如图3a～3e所示。
本发明的农用轴流风机变环量流型叶片设计方法，能够提升农用轴流风机的通风量和通风能效比。和市场常见同尺寸农用轴流风机对比，在设计工况(120Pa)下，通风量为29483.80m3/h，提升了21.62％；能效比为11.76m3/(h·W)，提升了8.75％。

Claims (5)

1.一种农用轴流风机的变环量流型叶片设计方法，用于设计农用轴流风机变环量流型叶轮的叶轮叶片，所述叶轮包括叶轮叶片(1)、叶片根部(2)和轮毂(3)，其中，叶轮叶片(1)的叶片根部(2)放置在轮毂(3)预留的凹槽中，固定在轮毂(3)之上；
其特征在于：所述方法包括如下步骤：
步骤S1、根据设计进口静压、设计转速、设计通风量，使用变环量流型及孤立翼型法计算叶片参数；
其中，设计进口静压为120Pa，设计转速为960r/min，设计通风量为36000m3/h；
步骤S1.1、确定农用轴流风机的转速、级数、比转数以及与比转数对应的级型式、全压系数及全压效率、叶轮直径及叶顶圆周速度；
农用轴流风机使用异步电动机直连驱动，故预选农用轴流风机的转速为720、960、1450r/min；
农用轴流风机的级数预选1级或者2级；
使用公式1计算农用轴流风机的比转数：
公式1中，ns为比转数；n为转速，单位为r/min；qv为流量，单位为m3/s；ptF.Ⅰ为单级全压，单位为Pa；
根据比转数-全压系数、比转数-全压效率关系曲线，得到与比转数对应的级型式、全压系数ψt及全压效率ηtF；
使用公式2计算叶轮直径，并圆整为标准直径：
公式2中，D为叶轮直径，单位为m；n为转速，单位为r/min；ptF.Ⅰ为单级全压，单位为Pa；ψtⅠ为单级全压系数；
根据叶轮直径计算叶顶圆周速度：
公式3中，ut为叶顶圆周速度，单位为m/s；D为叶轮直径，单位为m；n为转速，单位为r/min；
步骤S1.2、确定叶轮叶片(1)的五个计算截面，并计算出计算截面半径，确定变环量指数a及计算变环量流型常数K，求得计算截面半径处的轴向速度后，求解出口处旋绕速度c2u和出口处轴向速度c2a沿叶片径向变化；
在叶轮叶片(1)上选取A、B、C、D、E五个计算截面，五个截面等分叶轮叶片(1)的纵向截面对其进行截取；
其中，第一计算截面A位于叶轮叶片(1)的底部，即轮毂面；
第五计算截面E位于叶轮叶片(1)的顶部，即叶顶截面；
在叶轮叶片(1)上由第一计算截面A向第五计算截面E方向依次等间距确定第二计算截面B、第三计算截面C和第四计算截面D；
第一计算截面A、第二计算截面B、第三计算截面C、第四计算截面D和第五计算截面E相互平行；
相对平均半径为：
公式4中，为相对平均半径；/>为轮毂比；
计算截面半径为轮毂截面至叶顶截面均分；
将叶片分为五个计算截面，第n计算截面半径公式如下：
公式5中，D为叶轮直径，单位为m；d为轮毂直径，单位为m；
变环量指数a选择-1至1；
变环量流型常数K由公式6计算：
公式6中，K为变环量流型常数；ptF为全压，单位为Pa；a为变环量指数；为轮毂比；ηtF为全压效率，单位为％；ρ为气体密度，单位为kg/m3；ω为叶轮旋绕角速度，单位为s-1；rt为叶轮半径，单位为m；
通过公式7～9计算第一计算截面A、第二计算截面B、第三计算截面C、第四计算截面D和第五计算截面E的轴向速度和旋绕速度：
Δcu＝c2u＝Kr-a 公式9
公式7～9中，c1a为进口轴向速度，单位为m/s；qv为流量，单位为m3/s；D为叶轮直径，单位为m；为轮毂比；c2a为出口轴向速度，单位为m/s；c2am为平均半径处轴向速度，单位为m/s；ω为叶轮旋绕角速度，单位为s-1；K为变环量流型常数；r为不同计算截面的半径，单位为m；a为变环量指数；rm为平均半径，单位为m；Δcu为旋绕速度的变化，单位为m/s；c2u为出口处旋绕速度，单位为m/s；
步骤S1.3、确定其他叶轮气流参数和几何尺寸
通过公式10～15计算第一计算截面A、第二计算截面B、第三计算截面C、第四计算截面D和第五计算截面E的轴向分速度、相对速度、额线间夹角、负荷系数、叶栅稠密度和弦长×叶片数：
bZ＝2πrτ 公式15
公式10～15中，cma为计算截面平均轴向速度，单位为m/s；c1a为进口轴向速度，单位为m/s；c2a为出口轴向速度，单位为m/s；
ωm为计算截面叶轮旋绕角速度，单位为s-1；u为计算截面的圆周速度，单位为m/s；Δcu为旋绕速度的变化，单位为m/s；
βm为计算截面安放角，单位为°；
τCy为负荷系数；
τ为叶栅稠密度；Cy为升力系数；
b为弦长，单位为m；Z为叶片数，单位为片；r为不同计算截面的半径，单位为m；
步骤S2、使用步骤S1计算得到不同计算截面的弦长b及计算截面安放角βm进行快速建模；
其中，使用步骤S1算出的不同计算截面数据，计算出不同截面的翼型几何参数以及翼型重心位置，然后根据弦长b以及计算截面安放角βm绘制出各计算截面翼型图；把各计算截面上翼型重心都放在同一条直线上，然后分别绘制出每个截面翼型的投影，通过光滑的曲线将每一个曲线连接，从而得到叶片的模型；
S3、根据步骤S2得到的叶片的模型导入3D建模软件中得到叶片实体模型及流体域，进而进行数值模拟；
S4、通过数值模拟筛选适合的变环量流型；
其中，选择不同变环量流型重复步骤S1～S3，最终选取变环量流型为：
cur0.7＝K 公式16
公式16中，cu为旋绕速度，单位为m/s；r为不同计算截面的半径，单位为m；K为变环量流型常数；
S5、选定变环量流型后，通过数值模拟筛选较优轮毂直径；
其中，选择不同轮毂直径重复步骤S1～S3，得到较优轮毂直径；
S6、选定轮毂比后，改变不同的翼型相对厚度、翼型，重复步骤S1～S3再次进行变环量叶片设计，筛选较优翼型；
其中，翼型相对厚度为翼型最厚位置的厚度与弦长的比值。
2.如权利要求1所述的农用轴流风机的变环量流型叶片设计方法，其特征在于：步骤S3中，所述3D建模软件为NX或Solidworks。
3.如权利要求1所述的农用轴流风机的变环量流型叶片设计方法，其特征在于：步骤S4中，优选变环量流型为cur0.7＝K，即变环量流型指数a为0.7时，通风量及能效比达到最高。
4.如权利要求1所述的农用轴流风机的变环量流型叶片设计方法，其特征在于：步骤S5中，所述较优轮毂直径为260mm时，通风量及能效比达到最高。
5.如权利要求1所述的农用轴流风机的变环量流型叶片设计方法，其特征在于：步骤S6中，所述较优翼型相对厚度为0.06，并施加60％的弯度。
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