CN204828047U - 一种发动机冷却系统轴流风扇 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种发动机冷却系统轴流风扇，包括轮毂以及分布在轮毂四周的叶片，所述叶片为前掠设置；其特征在于，所述叶片的叶顶处具有朝向低压侧翻折形成的翘曲部，所述翘曲部整体呈长条状且沿叶片的宽度方向设置；所述翘曲部的宽度从前缘到后缘逐渐增大。本实用新型具有叶片强度高，工作效率高，风量大，旋转平稳，噪音小等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及发动机冷却系统领域，特别的涉及一种发动机冷却系统轴流风扇。
背景技术
随着国家经济建设的飞速发展，汽车的使用日渐普及。散热系统是汽车冷却系统中非常重要的一个组成部分。而冷却风扇性能的优劣直接导致汽车发动机的运行效果。
目前，发动机冷却系统用轴流风机噪声普遍都比较大，随着发动机热管理系统优化，主机厂越来越注重能效和噪声指标，在系统设计源头直接选用系统阻力比较小的系统配件。另外针对目前普遍发生的高温环境上水室开锅情况，热管理系统迫切需要大风量风机来带走水散热器中的热量，一般采用大弦长前掠叶片。但是随着弦长的增加，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。
实用新型内容
针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种叶片强度高，能够降低能耗，提高效率，工作时风量较大，噪音较小的发动机冷却系统轴流风扇。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：
一种发动机冷却系统轴流风扇，包括轮毂以及分布在轮毂四周的叶片，所述叶片为前掠设置；其特征在于，所述叶片的叶顶处具有朝向低压侧翻折形成的翘曲部，所述翘曲部整体呈长条状且沿叶片的宽度方向设置；所述翘曲部的宽度从前缘到后缘逐渐增大。
叶顶处的翘曲部能够增加叶片的整体强度，提高叶片的使用寿命。同时，可以确保叶片在高速旋转时径跳和端跳保持在比较小的跳动范围，从而减小风扇的噪音。翘曲部的宽度从前缘到后缘逐渐增大，成流线型趋势，使得强度和空气动力性能达到最佳状态，使发动机冷却系统轴流风机能在高速旋转时运行更加平稳。
作为优化，所述翘曲部的厚度由中部靠近后缘一侧的位置向两端逐渐减小，且所述翘曲部的顶面位于低压侧的边线曲率半径小于高压侧的边线曲率半径。
这样，翘曲部模拟飞机发动机尾翼，通过扰流减小叶顶的升力系数，使叶片的做功面保持在翘曲部和叶根间的叶片面上。有利于发动机冷却系统轴流风机的高速旋转更加平稳。
作为优化，所述叶片的叶片安装角随叶片的叶栅与所述轮毂的距离的增大而逐渐减小。
这样，由于叶片安装角逐渐变小，使叶片整体呈前弯设置，可以减小叶顶通道二次流，降低端壁附面层损失，大幅度提高气动效率，降低气动噪声，提高稳定工作范围；正向前弯利用增加失速裕度的优势从而弥补失速攻角下降的缺点，减小径向相对叶栅稠度，减小叶栅损失，从而减小了叶片压力面与吸力面间压差，吸力面上压力梯度也将减弱，从而提高了叶片的气动转折角，并扩大了稳定工作范围。在设计额定工况点附近，前掠叶栅在端壁附近的流动状况明显改善，角涡明显减小，在叶片中部损失稍有增加，总损失小于现有叶栅，前掠叶栅的前掠角度越大，前掠积迭线起始位置越靠近叶片中部，对流动状况改善越大，叶栅效率越高。
作为优化，所述叶片的重心积迭线呈C型，所述重心积迭线远离风扇轴线的一端端点和风扇轴心的连线与过该点的切线之间的夹角为50°～60°；另一端端点和风扇轴心的连线与过该点的切线之间的夹角为-5°～0°。
叶片的重心积迭线呈C型，可以有效减少噪声谐波分量的相位差，通过叶片的弯角与前列叶栅粘性尾迹的谐波相匹配以形成合适的相位差有效的减小周期性非定常力干涉噪声，通过前缘不均匀来流方式减少干涉噪声有效减小高次谐波频带上的噪声，减小紊流边界层脉动引起的宽频噪声。通过CFD流场仿真模拟和ACTRAN噪声仿真模拟反复印证呈“C”型的重心积迭线远离风扇轴线的一端端点和风扇轴心的连线与过该点的切线之间的夹角为50°～60°；另一端端点和风扇轴心的连线与过该点的切线之间的夹角为-5°～0°时。气动效果较好、声学性能较佳、风扇效率较高。
作为优化，所述叶片采用不等间距的方式布置在轮毂上。
不相等间距的叶片对风机通过频率及其谐波具有调制作用，即对于任意一个谐波，不像等间距叶片风机那样具有显著的峰值，而是将能量散布到更宽的频带中去,采用不相等叶片间距有效的降低了叶片旋转噪声。
综上所述，本实用新型具有叶片强度高，工作效率高，风量大，旋转平稳，噪音小等优点。
附图说明
图1为本实用新型一实施例结构示意图。
图2为图1中翘曲部顶面的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
具体实施时：如图1和图2所示，一种发动机冷却系统轴流风扇，包括轮毂1以及分布在轮毂1四周的叶片2，所述叶片2为前掠设置；其中，所述叶片2的叶顶处具有朝向低压侧翻折形成的翘曲部21，所述翘曲部21整体呈长条状且沿叶片2的宽度方向设置；所述翘曲部21的宽度从前缘到后缘逐渐增大。
叶顶处的翘曲部能够增加叶片的整体强度，提高叶片的使用寿命。同时，可以确保叶片在高速旋转时径跳和端跳保持在比较小的跳动范围，从而减小风扇的噪音。翘曲部的宽度从前缘到后缘逐渐增大，成流线型趋势，使得强度和空气动力性能达到最佳状态，使发动机冷却系统轴流风机能在高速旋转时运行更加平稳。
其中，所述翘曲部21的厚度由中部靠近后缘一侧的位置向两端逐渐减小，且所述翘曲部21的顶面位于低压侧的边线曲率半径小于高压侧的边线曲率半径。
这样，翘曲部模拟飞机发动机尾翼，通过扰流减小叶顶的升力系数，使叶片的做功面保持在翘曲部和叶根间的叶片面上。有利于发动机冷却系统轴流风机的高速旋转更加平稳。
其中，所述叶片2的叶片安装角随叶片2的叶栅与所述轮毂1的距离的增大而逐渐减小。
这样，由于叶片安装角逐渐变小，使叶片整体呈前弯设置，可以减小叶顶通道二次流，降低端壁附面层损失，大幅度提高气动效率，降低气动噪声，提高稳定工作范围；正向前弯利用增加失速裕度的优势从而弥补失速攻角下降的缺点，减小径向相对叶栅稠度，减小叶栅损失，从而减小了叶片压力面与吸力面间压差，吸力面上压力梯度也将减弱，从而提高了叶片的气动转折角，并扩大了稳定工作范围。在设计额定工况点附近，前掠叶栅在端壁附近的流动状况明显改善，角涡明显减小，在叶片中部损失稍有增加，总损失小于现有叶栅，前掠叶栅的前掠角度越大，前掠积迭线起始位置越靠近叶片中部，对流动状况改善越大，叶栅效率越高。
其中，所述叶片2的重心积迭线呈C型，所述重心积迭线远离风扇轴线的一端端点和风扇轴心的连线与过该点的切线之间的夹角为50°～60°；另一端端点和风扇轴心的连线与过该点的切线之间的夹角为-5°～0°。
叶片的重心积迭线呈C型，可以有效减少噪声谐波分量的相位差，通过叶片的弯角与前列叶栅粘性尾迹的谐波相匹配以形成合适的相位差有效的减小周期性非定常力干涉噪声，通过前缘不均匀来流方式减少干涉噪声有效减小高次谐波频带上的噪声，减小紊流边界层脉动引起的宽频噪声。通过CFD流场仿真模拟和ACTRAN噪声仿真模拟反复印证呈“C”型的重心积迭线远离风扇轴线的一端端点和风扇轴心的连线与过该点的切线之间的夹角为50°～60°；另一端端点和风扇轴心的连线与过该点的切线之间的夹角为-5°～0°时。气动效果较好、声学性能较佳、风扇效率较高。
其中，所述叶片2采用不等间距的方式布置在轮毂1上。
不相等间距的叶片对风机通过频率及其谐波具有调制作用，即对于任意一个谐波，不像等间距叶片风机那样具有显著的峰值，而是将能量散布到更宽的频带中去,采用不相等叶片间距有效的降低了叶片旋转噪声。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不以本实用新型为限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种发动机冷却系统轴流风扇，包括轮毂（1）以及分布在轮毂（1）四周的叶片（2），所述叶片（2）为前掠设置；其特征在于，所述叶片（2）的叶顶处具有朝向低压侧翻折形成的翘曲部（21），所述翘曲部（21）整体呈长条状且沿叶片（2）的宽度方向设置；所述翘曲部（21）的宽度从前缘到后缘逐渐增大。
2.如权利要求1所述的发动机冷却系统轴流风扇，其特征在于，所述翘曲部（21）的厚度由中部靠近后缘一侧的位置向两端逐渐减小，且所述翘曲部（21）的顶面位于低压侧的边线曲率半径小于高压侧的边线曲率半径。
3.如权利要求1所述的发动机冷却系统轴流风扇，其特征在于，所述叶片（2）的叶片安装角随叶片（2）的叶栅与所述轮毂（1）的距离的增大而逐渐减小。
4.如权利要求3所述的发动机冷却系统轴流风扇，其特征在于，所述叶片（2）的重心积迭线呈C型，所述重心积迭线远离风扇轴线的一端端点和风扇轴心的连线与过该点的切线之间的夹角为50°～60°；另一端端点和风扇轴心的连线与过该点的切线之间的夹角为-5°～0°。
5.如权利要求1所述的发动机冷却系统轴流风扇，其特征在于，所述叶片（2）采用不等间距的方式布置在轮毂（1）上。
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| CN201520608575.1U CN204828047U (zh) | 2015-08-13 | 2015-08-13 | 一种发动机冷却系统轴流风扇 |
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| CN201520608575.1U Active CN204828047U (zh) | 2015-08-13 | 2015-08-13 | 一种发动机冷却系统轴流风扇 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN108268672A (zh) * | 2016-12-30 | 2018-07-10 | 格朗吉斯铝业（上海）有限公司 | 轴流风扇、设计轴流风扇的三维叶片的方法及计算机设备 |
| CN108953224A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-12-07 | 安吉元融仪器仪表检测有限公司 | 风扇 |
| WO2022205767A1 (zh) * | 2021-03-31 | 2022-10-06 | 广东美的制冷设备有限公司 | 轴流风轮、轴流风机和空调器 |
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| CN108268672B (zh) * | 2016-12-30 | 2021-06-01 | 格朗吉斯铝业（上海）有限公司 | 轴流风扇、设计轴流风扇的三维叶片的方法及计算机设备 |
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