基于CFD 的轴流通风机叶片的流场分析与改进设计

基于CFD 的轴流通风机叶片的流场分析与改进设计

基于CFD 的轴流通风机叶片的流场分析与改进设计
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摘要：通过计算流体力学（CFD）方法对轴流通风机叶片的流场进行了虚拟样机的数值模拟，不仅得到了流场的工作特性数据，而且提出了对叶片叶型的改进设计方案，并通过真实样机的试验验证了数值模拟分析的正确性和改进设计的可行性。最后，还对数值模拟与真实试验数据之间的差异原因进行了讨论。
关键词：轴流式通风机；叶片；CFD；流场分析；改进设计
中图分类号：TH432.1 文献标识码：B
文章编号:1006-8155(2008)02-0021-05

The Flow Field Analysis and Improved Design for Axial-flow Fan Leaf Based on CFD

Abstract: This paper numerically simulated the flow field for virtual prototype of the leaf of axial-flow fan
by computational fluid dynamics (CFD) method. The working characteristics data of flow field are not only
obtained, but also the improved design plans for the leaf types are presented and the correctness of the
simulated analysis and the feasibility of the improved design are verified based on the real test for actual
prototype. Finally, some possible reasons for the differences between simulated data and real test data are
discussed.
Key words: axial-flow fan; leaf; CFD; flow field analysis; improved design
0 引言
轴流通风机的传统设计方法主要有两种：一种是利用孤立翼型进行空气动力试验所得到的数据进行孤立翼型设计，称为孤立翼型设计方法；另一种是利用平面叶栅的理论和叶栅的吹风试验所得到的数据进行设计，称为叶栅设计方法[1]。试验测量方法所得到的试验结果真实可信，但往往受模型尺寸、流场扰动、人身安全和测量精度等的限制，有可能很难通过试验方法得到结果。此外试验还会遇到经费投入、人力和物力的巨大耗费及周期长等许多困难。计算流体力学（CFD）的计算方法是近年来发展起来的新型独立学科，它兼有理论性和实践性的双重特点，建立了许多理论和方法，为现代科学中许多复杂流动与传热问题提供了有效的计算技术[2]。轴流通风机叶片作为关键部件，其性能直接影响着风机的性能。轴流通风机设计的主要任务就是设计出能保证各项性能要求的高效率叶片。
本文介绍的是采用现今先进的CFD 方法，以我公司生产的一款汽车用冷凝器风扇的叶片为例，进行探索性的流场分析与改进设计研究。