專利名稱：一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)翼型斜流冷卻風(fēng)扇的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)翼型斜流冷卻風(fēng)扇的確定方法。
背景技術(shù)：
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的設(shè)計(jì)和性能的好壞直接導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行效果，常成為阻礙發(fā)動(dòng)機(jī)研制成功的關(guān)鍵部件，直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)研制的全局。同時(shí)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱效果、噪聲、燃油經(jīng)濟(jì)性和發(fā)動(dòng)機(jī)功耗等均有直接影響。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是由整個(gè)汽車的基本結(jié)構(gòu)所決定，所以很難獨(dú)立建立一套理論。因此，一般都是先用近似計(jì)算法進(jìn)行設(shè)計(jì)，再對(duì)冷卻系統(tǒng)各個(gè)因素及實(shí)車進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果再修正，以達(dá)到最佳化。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要開模生產(chǎn)風(fēng)扇樣品并根據(jù)風(fēng)道試驗(yàn)得出的風(fēng)扇性能數(shù)據(jù)，反復(fù)對(duì)模具和樣品進(jìn)行修改，直至最終得到性能合格的風(fēng)扇。目前國(guó)內(nèi)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的設(shè)計(jì)方法多為從給定的表面理想速度或壓力分布出發(fā)，通過(guò)反問(wèn)題計(jì)算直接得到葉型，由于在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有明確給出幾何約束，因此有可能出現(xiàn)幾何形狀不合理現(xiàn)象(如葉型過(guò)薄或過(guò)厚)，而且設(shè)計(jì)所得到的葉型，經(jīng)過(guò)非設(shè)計(jì)工況正問(wèn)題驗(yàn)算或試驗(yàn)驗(yàn)證，其氣動(dòng)特性未必會(huì)令人滿意，此時(shí)則需重新給定速度或壓力分布進(jìn)行再設(shè)計(jì)，直到令人滿意為止?；蚴菓?yīng)用現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計(jì)手段，通過(guò)流體動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)不同結(jié)構(gòu)形式的風(fēng)扇樣品根據(jù)其測(cè)試性能建立風(fēng)扇性能數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用風(fēng)機(jī)相似理論對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行匹配和優(yōu)選。整個(gè)流程耗費(fèi)了大量人力和時(shí)間，設(shè)計(jì)成本高昂。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在以下問(wèn)題設(shè)計(jì)流程耗費(fèi)了大量人力和時(shí)間，設(shè)計(jì)成本高昂；設(shè)計(jì)結(jié)果偏差大，設(shè)計(jì)更改周期長(zhǎng)，成本高；很難滿足與客戶的設(shè)計(jì)條件相符，還必須進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)翼型斜流冷卻風(fēng)扇的確定方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中最優(yōu)流速分布不合理，采用試湊法來(lái)進(jìn)行風(fēng)扇驗(yàn)證，設(shè)計(jì)結(jié)果偏差大，設(shè)計(jì)更改周期長(zhǎng)，設(shè)計(jì)制作過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問(wèn)題。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)翼型斜流冷卻風(fēng)扇的確定方法，按照以下步驟具體實(shí)施步驟I、假定將斜流風(fēng)扇中實(shí)際的三元流動(dòng)為子午面流線繞軸旋轉(zhuǎn)所得到的圓錐回轉(zhuǎn)流面，以一定半徑沿風(fēng)扇軸線方向從葉輪上截取一個(gè)圓錐環(huán)，得到由形狀相同的葉片切面所組成、彼此以一定距離沿圓周排成的環(huán)形葉柵，再將該環(huán)形葉柵投影到某一平面上得到平面葉柵，即得到平面葉柵基本參數(shù)，表I、本發(fā)明方法涉及到的葉柵參數(shù)符號(hào)表
權(quán)利要求
1. 一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)翼型斜流冷卻風(fēng)扇的確定方法，其特征在于，按照以下步驟具體實(shí)施步驟I、假定將斜流風(fēng)扇中實(shí)際的三元流動(dòng)為子午面流線繞軸旋轉(zhuǎn)所得到的圓錐回轉(zhuǎn)流面，以一定半徑沿風(fēng)扇軸線方向從葉輪上截取一個(gè)圓錐環(huán)，得到由形狀相同的葉片切面所組成、彼此以一定距離沿圓周排成的環(huán)形葉柵，再將該環(huán)形葉柵投影到某一平面上得到平面葉柵，即得到平面葉柵基本參數(shù)，表I、本發(fā)明方法涉及到的葉柵參數(shù)符號(hào)表符號(hào)葉柵參數(shù)名稱符號(hào)葉柵參數(shù)名稱L葉型弦長(zhǎng)Pi葉柵進(jìn)口氣流角t柵距β 2葉柵出口氣流角Y翼型角Δ β氣流轉(zhuǎn)向角dm葉型最大厚度α沖角nc葉型最大彎度δ出口落后角Pbl葉型進(jìn)口幾何角τ m葉型相對(duì)厚度Pb2葉型出口幾何角fc葉型相對(duì)彎度Θ C葉型彎折角σ葉柵稠度步驟2、為了求解上述有關(guān)的平面葉柵參數(shù)，需要根據(jù)風(fēng)扇設(shè)計(jì)要求和葉片數(shù)以及子午流面形狀共同確定，得到確定的子午面形狀，具體步驟如下·2. I)、根據(jù)第一條流線的葉輪入口幾何半徑rla、出口傾斜角度0a、葉輪軸向?qū)挿鵗和風(fēng)扇直徑來(lái)確定點(diǎn)A、點(diǎn)C ;·2. 2)、從風(fēng)扇前端面氣流入口處量取O. 8T的長(zhǎng)度作為點(diǎn)D，通過(guò)點(diǎn)D做一條斜率為 7.5°的斜線，并定義為流線i;·2.3)、流線i和氣流入口的端面交與點(diǎn)B，流線a和流線i相交于點(diǎn)E ；·2.4)、將線段AB進(jìn)行8等分，將各個(gè)等分點(diǎn)均與點(diǎn)E連接，分別依次稱為流線b 流線h ；·2.5)、流線i與從氣流入口處量取長(zhǎng)度T距離的端面交與點(diǎn)F ；·2.6)、各流線a 流線i分別和線段AB的交點(diǎn)構(gòu)成葉輪入口幾何半徑F1 ；·2.7)、各流線a 流線i分別和線段CD的交點(diǎn)構(gòu)成葉輪出口幾何半徑r2，即理論計(jì)算用的氣流出口半徑值；·2.8)、各流線a 流線i分別和線段CF的交點(diǎn)構(gòu)成葉輪實(shí)際形狀上的氣流出口半徑值r3,上述描述中僅顯示出流線e的相關(guān)參數(shù)及位置關(guān)系，其他流線參數(shù)依此類推，在CAD作圖環(huán)境中，按上述步驟繪制的子午流面的形狀，確定各條流線的角度，同時(shí)，流線和葉片前后緣相交的位置、前傾量、葉片頂部子午流面的寬幅等數(shù)值都在成型的圖面中測(cè)量得知； 步驟3、理論全壓升的計(jì)算·3.I)、按下式計(jì)算入口面積A1和出口面積A2,以流線e的方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，(K為流線e與水平線的夾角，所有各個(gè)符號(hào)的下標(biāo)I表示入口位置參數(shù)，各個(gè)符號(hào)的下標(biāo)2表示出口位置參數(shù)A1=TT(Ii2f-Ifa)(I)A2 =π(τ^ - τ~α) · cos (#e -6>)/cos6 .3.2)、按下式計(jì)算出、入口流速入口平均流速為& .則
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)翼型斜流冷卻風(fēng)扇的確定方法，其特征在于所述的步驟3. 2中，流量效率nQ的優(yōu)選值為O. 9。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)翼型斜流冷卻風(fēng)扇的確定方法，其特征在于所述的步驟3. 5中，壓力效率η τ的優(yōu)選值為O. 6。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)翼型斜流冷卻風(fēng)扇的確定方法，其特征在于所述的表2是NACA65系統(tǒng)葉型的基本坐標(biāo)數(shù)據(jù)，內(nèi)容如下
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)翼型斜流冷卻風(fēng)扇的確定方法，按照以下步驟具體實(shí)施得到平面葉柵基本參數(shù)；得到確定的子午面形狀；理論全壓升的計(jì)算；流速分布的計(jì)算；映像與等價(jià)速度三角形；葉型參數(shù)的選定；翼型葉片的修正補(bǔ)償；葉型參數(shù)的計(jì)算；葉片坐標(biāo)值的計(jì)算，用得到的葉片坐標(biāo)值擬合出葉片的截面線，將各截平面在徑向進(jìn)行疊加形成葉片型面，最終確定出斜流翼型發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇。本發(fā)明的方法，不僅能保證冷卻風(fēng)扇曲面光順性，還能滿足氣動(dòng)性及強(qiáng)度、工藝等要求，大大降低了設(shè)計(jì)周期，后續(xù)設(shè)計(jì)更改容易，開發(fā)費(fèi)用顯著減低。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102945292SQ201210358750
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者芮宏斌, 宋俐, 張金凱 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)