4P b＝ c y zwm
叶片的安装角度
A m
叶片型线的绘制 根据前面计算数据，及其选取叶型剖面的几何尺寸，绘制各截面的叶片型线，按强度和工艺要求对叶型进行适当
贯流式风机的数值计算


可以采用自己编制程序的方法，对二维流 场进行计算。 采用商业软件对流场进行二维或者三维计 算，目前商业软件很多，国内最流行的是 采用
* y
轴流风机的设计方法
风机设计中，存在所谓的正命题和反命题问题， 也就是给定所要求的风机压力和风机流量，及其 叶轮转速，设计风机具体的结构尺寸，这种设计 方法称为反命题。而结构参数已知的情况下，对 风机性能的计算称为正命题。这两种方法适用于 不同的场合，比如设计一台全新的风机，一般需 要采用反命题方法，而在对已知风机结构的改造 过程，可以采用正命题方法，即对结构做微小的 改动，通过正命题对风机性能进行计算校核，以 达到所要求的性能要求。

D h Dt
n
计算圆周速度及风压系数，以校核强度及噪声要求
ut
P
Dt n
60
P
m/s
=u 2
t
上述参数的计算主要是为了校核叶片强度和噪声值是否在合适的范围内。 轴向速度计算
cz 4Q ( Dt2 Dh2 )
m/s
计算叶片不同半径处的cu 值 （1） 等环量设计时
c u
m arcsin c z / wm
选择叶片数 轮毂比

0 ．3 2 ～6
0 ．4 4 ～8
0 ．5 6～12
0 ．6 8～16

0 ．7 10～20
叶片数
叶片数的选取并不绝对。
选择各截面的升力系数 cy 及相应的攻角 cy 应从叶尖向叶根逐渐增加，同时注意失速问题，叶根处选择 cy*。 求叶片的宽度（弦长）b
设计应该证
一元设计方法



（1） 电机功率N的选取 （2） 计算比转数ns （3） 确定叶轮外径及轮毂比 （4） 计算圆周速度ut及压力系数 （5） 求轴向速度Cz （6） 将叶片分段，计算各截面的 （7） 计算平均相对速度Wm及气流角 （8） 选择叶片数目Z （9） 计算各截面的升力系数Cy及对应的攻角 （10） 求叶片的宽度b （11） 计算叶片安装角度 （12） 叶片型线的绘制


正命题相对简单，由于转速n确定，几何结构已知， 可以通过计算圆周速度u，及其已知的安装角度，画 出速度三角型，进而确定风机内部流动的各种速度， 由风机的欧拉方程，即可以确定出风压值。但上述 方法主要是使用一元理论，计算结果的精度不高， 在这种情况下，采用数值计算的方法更加有效一些， 关于数值计算的方法，在后面的内容中予以介绍。 在已知风量、压力和叶轮转速的情况下，怎样设计 该风机的结构参数。目前常用的方法仍然是一元理 论结合大量的经验公式和经验曲线来进行设计，最 好在一元设计完成以后，通过实验或者数值计算的 方法进行校核。
问题的研究背景
贯流风机:Mortier,1892 流场研究方面:理论分析,数值模拟,实验研究
声场研究方面:基于实验-不等距,斜齿,级间错旋转
机械的模拟手段
第一部分
贯流风机流场的二维数值模拟
模型的建立 按贯流风机的结构特点,建立以转
子、流道及边界为类型的动、静和边界 的三层网格,采用非结构化网格,共计生 成48261个网格单元,其中动区网格单元 为16392,并在叶片附近采用附面层网格.
求解方法和技巧 利用Fluent6.1计算流体动力学软件 ,进行2D-SIMPLEC方法求
解,采用k-e RNG湍流模型.计算时,进出口给定远场压力,采用二阶非 稳态分离计算,转数1200rpm,取时间步3e-5s.空气密度:1.225m/s,湍 流 密 度 :5%; 求 解 收 敛 条 件 : 连 续 性 :0.001,X,Y,Z 方 向 速 度:0.001,K=0.001. 1.为了减少计算量,在启动的时候采用Spalart-Allmaras模型,考虑到这 里动静叶片的相互作用不很强烈是可以的 . 当流场形成并动态稳定 时,转为k-e RNG模型计算. 2.在开始计算,流场形成过程中可采用MRF(Moving Reference Frame) 模型 ,只是采用它进行初始流场的快速形成并以此作为初始流场 ,改 用滑移网格(Moving Mesh)模型继续求解. 3.对于高转速运动,求解过程中收敛会遇到很大的麻烦. 采用的技巧是: (1). 采用PRESTO!离散格式 ,这样对于旋转流动的高压力梯度能很 好的适合;(2). 保证网格的优化,解决大梯度和旋速带来的问题.(可以 通过计算后根据压力或旋度梯度来局部加密网格);(3).降低速度项松 弛因子(0.3-0.5);(4). 先用低转速,然后逐步增加到要求. 4.考虑到计算的 case量较大 , 采用了插值的办法给流场赋初值以减少 计算时间.
贯流、轴流、离心风机的设计 计算方法
中国科学技术大学
海信技术讲座

轴流式风机设计方法 贯流式风机的数值计算方法 空调室内机用离心风机的数值计算方法
轴流式风机的气动设计

轴流式风机的结构原理 轴流式风机的设计方法
轴流式风机的基本结构图
轴流式风机的设计计算
一、 空调用轴流式风机由于压力不高，可以用孤立 叶型的气动数据，而不必采用叶栅数据进行设计。 二、空调使用的轴流式风机，一般采用圆弧板叶型， 而原始圆弧板叶型数据可以通过实验得到，或者 采用前人已经得到的实验数据。 三、由于叶型在气流来流攻角α较大的情况下，存 在一个升力的最大值，当然会希望使用该值作为 设计的攻角，但是该攻角之后是一个失速区域， 所以一般采用最大升力值的（0.8~0.9)Cymax作为 设计选择值Cy* 四、由于压力比较低，只需要选取单级结构。
设计时必须知道的基本条件

风机的风量Q 风机的压力P 安装场合尺寸限制 安装地点的环境条件 对已知风量和压力条件适当增加一定的安 全系数
电机功率 N 的计算公式
N QP 1000 m
比转数 ns 的计算公式
ns n Q1 / 2 P3/ 4
确定叶轮外径和轮毂直径
Dt 60 K u 2 P
＝
P u

可以说是凭经验选取。
（2） 变环量设计时 平均直径Dm
cum P u m
2 Dt2 Dh 2
cu
cum rm r
决定了气流沿径向的分布规律。
m
计算平均相对速度 wm 及气流角
m 计算平均相对速度 wm 及气流角
wm c z2 (u 0.5cu ) 2