先进翼型与先进翼型风机的设计与实验研究
时间:2008-4-3 21:25:51 共有 人次浏览 共有
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| 轴流风机叶轮的气动性能是决定风机性能好坏的主要因素，而叶轮叶片的剖面形状(翼型)又是决定风机性能的关键。有关文献中已有许多种翼型，其中最先进的莫过于航空上使用的飞机机翼翼型；其它领域或行业对翼型的研究没有投入或投入较少，常常参照采用航空用翼型。但是，由于使用条件，特别是雷诺数的差异太大，简单采用航空的已有翼型作为风机叶轮叶片形状，并不能充分发挥翼型的最佳作用。因此，我们采用航空科学上的先进气动设计分析技术，针对风机的使用条件，设计出系列风机专用翼型，经过风洞试验验证，新翼型的性能高于原有翼型。用同样的风机设计方法，而叶轮剖面采用两种不同的翼型——新翼型和原有翼型设计风机，在风机试验台上进行对比试验，结果表明采用新翼型的风机效率高于原有翼型。
1 翼型气动设计
在风机使用条件下，体现空气粘性影响的雷诺数比较低，叶片通常在低速(低马赫数)、高升力系数下运行。根据我们的经验，选定风机用翼型的设计条件如表1所示。
表1
| 雷诺数 |
0.48×106 |
| 马赫数 |
0.15 |
| 升力系数 |
0.7 |
0.6 |
0.6 |
0.55 |
0.5 |
| 翼型相对厚度 |
12～11 |
11～10 |
10～9 |
9～8 |
8～6 |
考虑到使用雷诺数比较低，因此，有可能要求新设计翼型翼面上保持较长的层流段，以便降低阻力，提高升阻比。但是，过长的层流段，会使翼型在非设计状态下的性能迅速变坏。因此，我们规定50%层流段作为设计目标。
由于设计升力系数为0.5～0.7，其数值比较大；为了使翼型上、下翼面都保持较长的层流段，翼型必须具有适当的弯度，才能获得有利的翼面压力分布，有利于保持层流流动。
根据对翼型相对厚度的要求，利用我们开发的CFD翼型设计程序TD2D和翼型分析程序NPUTL2D等［1～4］，设计了系列高性能翼型。这些翼型分为不同的族，例如其中一族编号为FJZX06～FJZX12。
表2
|
| 翼型牌号 |
相对厚度
 |
最大厚度
相对位置 |
相对弯度
 |
最大弯度
相对位置 |
| FJZX08 |
8.08 |
0.425 |
2.45 |
0.525 |
| FJZX10 |
10.09 |
0.425 |
3.37 |
0.525 |
| FJZX12 |
12.13 |
0.425 |
3.33 |
0.525 |
|
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