CN105351248A - 一种风扇用高性能翼型 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风扇用高性能翼型，具体是应用航空技术中先进的气动分析技术并针对小尺寸低转速风扇低雷诺数(一般小于106)的实际工况设计的高性能风扇用翼型，本发明公开了该翼型的最大弯度及其位置，最大厚度及其位置，上、下表面满足的方程，以及翼型坐标，f为最大弯度，Xf为翼型最大弯度处的横坐标值，t为最大厚度，Xt为翼型最大厚度处的横坐标值，C为弦长。定义翼型所在坐标系的原点为翼型中弧线前缘点，X轴与弦线重合，方向由翼型前缘指向翼型后缘，Y轴垂直于X轴指向翼型中弧线弯曲的方向。在相同的工作条件下，与传统的风扇翼型相比，采用本发明所述翼型的风扇与实际工况的匹配性更好，风扇风量更大，噪音更低，能效值更高。

Description

一种风扇用高性能翼型
技术领域：
本发明涉及一种风扇用高性能翼型，具体涉及针对低转速风扇，工作雷诺数低(一般小于106)的实际工况而设计的翼型。
背景技术：
随着工业技术的发展，低转速风扇在居民生活与工业生产中的应用越来越广泛，如吊扇、空调风扇、冷却风扇等。然而传统的低转速风扇的叶片翼型已经越来越不适应人们追求高效率、节能以及低噪音的要求。
风扇叶片是决定风扇性能的主要部件，而叶片的剖面形状(翼型)又是决定风扇叶片性能的关键。现有资料文献中已有多种翼型，其中最先进的翼型莫过于航空工业中使用的飞机机翼翼型，其它工业领域一般采用现有的航空翼型，而对翼型的研究投入很少。但由于使用条件的差异，主要是雷诺数等方面的差异(航空用翼型工作雷诺数一般大于106)，故采用现有航空翼型做风扇叶片剖面形状，并不能充分发挥翼型最佳作用，同时由于加工成本高等原因，航空翼型在小尺寸低转速风扇叶片上的应用并不广泛。对吊扇、空调风扇等低转速风扇，为了简化制造加工工艺，降低生产成本，往往选用已有航空翼型或平板翼型，而不是针对具体实际工况来设计翼型。低转速风扇所使用的现有翼型与实际工况匹配性不好，限制了风扇效率的提高，一定程度上造成了资源的浪费。
发明内容：
本发明针对现有的低转速风扇叶片所使用的翼型与实际工况匹配性不佳的情况，提供一种高性能的风扇用翼型，能够很好的匹配低转速风扇工作雷诺数小的特殊工况，并且在应用到实际风扇叶片上以后，能够显著地提高风扇效率，降低风扇噪声。
为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：
本发明从机翼翼型研究出发，开发高性能等厚板翼型。首先结合低转速风扇的使用工况，采用航空工业的气动分析技术，设计出与风扇实际工况匹配良好的高性能的风扇专用翼型(非航空翼型或等厚板翼型)。由于翼型的主要性能很大程度上取决于其上、下表面或中弧线的形状，尤其是低速翼型。因此经过理论分析、数值模拟、实验验证以及风扇实际应用，设计出一种风扇用高性能翼型。
基于上述的设计方法，本发明提供一种高性能的风扇专用翼型，命名为SXAIRFOIL-1，具体说明如下：
翼型的最大弯度f与弦长C之比f/C＝8.58％，最大弯度位置为Xf/C＝65％。
翼型的最大厚度t与弦长C之比t/C＝9.68％，最大厚度位置为Xt/C＝20％。
前缘半径：4.6。
定义弦长为100时，翼型上表面的方程为：
y＝0.003+0.941x-3.335x2+5.708x3-4.590x4+1.275x5
定义弦长为100时，翼型下表面的方程为：
y＝-0.001-0.729x+8.048x2-34.194x3+76.548x4-91.812x5+55.312x6-13.168x7
其中Xf为翼型最大弯度处的横坐标值，Xt为翼型最大厚度处的横坐标值，，定义翼型所在坐标系的原点为翼型的前缘点，X轴与弦线重合，方向由翼型前缘指向翼型后缘，Y轴垂直于X轴并指向翼型中弧线弯曲的方向。
翼型的上、下表面所对应的坐标如下(弦长设定为1)：
上表面坐标：
10
0.950.02933
0.90.050875
0.850.06798
0.80.080985
0.750.09012
0.70.09574
0.650.09993
0.60.1032
0.550.10557
0.50.10703
0.450.107585
0.40.107235
0.350.10598
0.30.10382
0.250.100705
0.20.094635
0.150.08443
0.10.06971
0.050.046475
00
下表面坐标：
00
0.05-0.02381
0.1-0.01907
0.15-0.01061
0.2-0.00215
0.250.00631
0.30.01477
0.350.02323
0.40.03169
0.450.04015
0.50.04861
0.550.05707
0.60.06552
0.650.071575
0.70.07342
0.750.071085
0.80.06453
0.850.05361
0.90.03807
0.950.01751
10
根据以上的技术方案，可实现以下有益效果：
本发明所述高性能风扇用翼型，由于在设计时应用了航空技术中先进的气动分析技术，同时考虑了低转速风扇工作雷诺数小(一般小于106)的特殊工况，故与直接选用航空翼型或使用简单等厚板翼型相比，应用本发明所述翼型的风扇与实际工况的匹配性更优，在相同的使用条件下，应用本发明所述的翼型的风扇，风量更大，噪音更低，能效值更高。
附图说明：
图1是风扇用高性能翼型构成图，图中，1为翼型前缘，2为翼型上表面，3为翼型下表面，4为翼型弦线，5为翼型后缘，f为翼型最大弯度，Xf为翼型最大弯度处的横坐标值，C为弦长，t为翼型最大弯度，Xt为翼型最大弯度处的横坐标值。
图2是风扇用高性能翼型外形图；
具体实施方式：
附图非限制性的公开了本发明的一种实施方式，以下将结合附图详细说明本发明的技术方案。
本发明所述的一种高性能风扇用翼型，其设计原理是：首先结合低转速风扇的使用工况，采用航空工业的气动分析技术，设计出与风扇实际工况匹配良好的高性能的风扇专用翼型。由于翼型的主要性能很大程度上取决于其上、下表面或中弧线的形状，尤其是低速翼型，因此通过进一步研究已设计的高性能风扇专用翼型的上、下表面的规律特性，给出了风扇用高性能翼型上、下表面的分布规律、满足的方程及形状，参见图1。
根据上述设计原理，本发明具体提供了高性能风扇用翼型，命名为SXAIRFOIL-1，对于翼型的具体说明如下：
翼型的最大弯度f与弦长C之比f/C＝8.58％，最大弯度位置为Xf/C＝65％。
翼型的最大厚度t与弦长C之比t/C＝9.68％，最大厚度位置为Xt/C＝20％。
前缘半径：4.6。
定义弦长为100时，翼型上表面的方程为：
y＝0.003+0.941x-3.335x2+5.708x3-4.590x4+1.275x5
定义弦长为100时，翼型下表面的方程为：
y＝-0.001-0.729x+8.048x2-34.194x3+76.548x4-91.812x5+55.312x6-13.168x7
其中Xf为翼型最大弯度处的横坐标值，Xt为翼型最大厚度处的横坐标值，，定义翼型所在坐标系的原点为翼型的前缘点，X轴与弦线重合，方向由翼型前缘指向翼型后缘，Y轴垂直于X轴并指向翼型中弧线弯曲的方向。
当所述翼型的弦长为1时，则翼型的上、下表面所对应的坐标如下：
上表面坐标：
10
0.950.02933
0.90.050875
0.850.06798
0.80.080985
0.750.09012
0.70.09574
0.650.09993
0.60.1032
0.550.10557
0.50.10703
0.450.107585
0.40.107235
0.350.10598
0.30.10382
0.250.100705
0.20.094635
0.150.08443
0.10.06971
0.050.046475
00
下表面坐标：
00
0.05-0.02381
0.1-0.01907
0.15-0.01061
0.2-0.00215
0.250.00631
0.30.01477
0.350.02323
0.40.03169
0.450.04015
0.50.04861
0.550.05707
0.60.06552
0.650.071575
0.70.07342
0.750.071085
0.80.06453
0.850.05361
0.90.03807
0.950.01751
10。

Claims (2)

1.一种风扇用高性能翼型，此翼型的命名为SXAIRFOIL-1，其特征是：翼型的最大弯度f与弦长C之比f/C＝8.58％，最大弯度位置为Xf/C＝65％。翼型的最大厚度t与弦长C之比t/C＝9.68％，最大厚度位置为Xt/C＝20％。前缘半径：4.6。
定义弦长为100时，翼型上表面的方程为：
y＝0.003+0.941x-3.335x2+5.708x3-4.590x4+1.275x5
定义弦长为100时，翼型下表面的方程为：
y＝-0.001-0.729x+8.048x2-34.194x3+76.548x4-91.812x5+55.312x6-13.168x7
其中Xf为翼型最大弯度处的横坐标值，Xt为翼型最大厚度处的横坐标值，，定义翼型所在坐标系的原点为翼型的前缘点，X轴与弦线重合，方向由翼型前缘指向翼型后缘，Y轴垂直于X轴并指向翼型中弧线弯曲的方向。
2.根据权利要求1所述的一种风扇用高性能翼型，其特征是：所述翼型的弦长均为1时，则翼型的上、下表面所对应的坐标如下：
上表面坐标：
下表面坐标：
。
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