工業大風扇葉片曲面造型研究

2020-12-06 DaWang大風扇
蘇州大王環境科技有限公司

在研究工業大風扇葉片曲面造型之前,我們首先要明白曲面造型的概念。曲面造型是指在產品設計中對於曲面形狀產品外觀的一種建模方法,使用三維CAD軟體的曲面指令功能構建產品的外觀形狀曲面並得到實體化模型,曲面的質量主要由兩部分來決定:曲面和曲面之間的連接質量和單個曲面的內部質量。

當我們了解了曲面造型的概念,接下來就該講一下工業大風扇葉片曲面造型,通常是點、線、面形成,但這種方法製作忽略曲面的質量,而且也沒考慮曲面和曲面直接的連接質量。本文對連續曲面做介紹,然後重點介紹葉片曲面造型及曲面質量檢測方法。

當然曲面簡介並不是這麼簡單就能夠講解清楚,不過在這裡我們就不做太多解釋,本文主要還是講解葉片曲面簡介及分析。葉片型面是複雜的三維扭曲曲面,由點-線-面構成。最終形成的曲面大體有兩種:第一種,迎風面與背風面為一個曲面,後緣厚度為一個曲面。此種方法大多是根據葉片幾何參數,包括翼型、弦長、扭角、相對厚度、預彎、槳距軸,由翼型坐標點連接曲線,然後經過旋轉、縮放、偏移,最後用LOFT曲面所得。此種形成方式,由於僅形成一個曲面,不存在連續曲面,所以一般是G2曲面。第二種,葉片三維模型是多個曲面拼接而成,多個曲面之間連續性分G0、G1、G2連續曲面。針對以上兩種葉片曲面形成質量,分析步驟如下:

(1)多個曲面拼接的工業大風扇葉片三維模型首先檢查連續性,以滿足G2連續曲面為優,三維CAD軟體檢測兩款葉片,有粉色的曲線,檢測結果顯示二階導不連續。

(2)檢查葉片曲面曲率值大小,葉片曲面曲率極值應該出現在葉片前緣或者後緣,不應在葉片表面上,所以判斷葉片表面曲率不會有突變。對G2曲面曲率變化程度視覺上無法看出,所以需用相應檢測工具對葉片截面方向和延展方向進行分析。

(3)檢查葉片葉片截面曲率變化,此方法可分析翼型的曲率變化,正常情況下,迎風面曲率方向正負均有;背風面應該是均正;翼型前緣不應有曲率均正。葉片前緣曲率變化。

(4)延展方向,即葉片延葉根到葉尖方向,由於厚度不同,勢必曲率會有變化,曲率變化越小,說明過渡得越平穩,可用三維CAD軟體進行分析,總結延展方向曲率在10-5級別為最佳。

所以我們了解了最佳的工業大風扇葉片曲面應滿足以下條件:①多個曲面的葉片曲面造型首先滿足G2曲面連續;②葉片曲面曲率極值不應在葉片表面,而在葉片前後緣位置;③截面曲率前緣和背風面曲率應為正;④葉片延展方向曲率在10-5級別。

當然工業大風扇葉片不僅僅要研究曲面造型,更要了解葉片設計的其他方面。比如大王工業大風扇葉片的變截面設計,從葉根到葉尖逐漸變窄、變薄至尾部加寬,根至尾部寬29.8~19.2cm;更符合空氣動力學的等弦長理論,沿葉片長度方向從葉根到葉尖向下送風的風量更均勻,且中部無空洞。並且採用了1.5mm厚的5052航空級鋁板,保證葉片在運轉時受到外力撞擊時不會斷裂。

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