轴流通风机翼型基础知识

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机翼型理论：飞机机翼的横截面（机翼的截面形状都为三角形）的形状使得从机翼上表面流过的空气速度大于从机翼下表面流过

的空气速度。这样机翼上表面所受空气的压力就小于机翼下表面所受空气压力。这个压力差就是飞机的上升力，上下面的弧度不同造成它们产生的气压不同，所以产生了向上的升力。

工作原理：气体以一个攻角进入叶轮，在翼背（工作面）上产生一个升力，同时必定在翼腹（非工作面）上产生一个大小相等方向相反的作用力，使气体排出叶轮呈螺旋形沿轴向向前运动。与此同时，风机进口处由于差压的作用，使气体不断地吸入。

对动叶可调轴流式风机，攻角越大，翼背的周界越大，贝U升力越大，风机的压差就越大，而风量越小。当攻角达到临界值时，气体将离开翼背的型线而发生涡流，导致风机压力大幅度下降而产生失速现象。

轴流式风机中的流体不受离心力的作用，所以由于离心力作用而升高的静压能为零，因而它所产生的能头远低于离心式风机。故般适用于大流量低扬程的地方，属于高比转数范围

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第一章通风机中的伯努利原理和翼型升力

第一节伯努利原理

飞机机翼地翼剖面又叫做翼型，一般翼型的前端圆钝、后端尖锐，上表面拱起、下表面较平，呈鱼侧形。前端点叫做前缘，后端点叫做后缘，两点之间的连线叫做翼弦。当气流迎面流过机翼时，流线分布情况如图2。原来是一股气流，由于机翼地插入，被分成上下两股。通过机翼后，在后缘又重合成一股。由于机翼上表面拱起，是上方的那股气流的通道变窄。根据气流的连续性原理和伯努利定理可以得知，机翼上方的压强比机翼下方的压强小，也就是说，机翼下表面受到向上的压力比机翼上表面受到向下的压力要大，这个压力差就是机翼产生的升力。

图2-气流从机翼上下方流过的情况

通风机叶片翼剖面又叫做翼型，一般翼型的前端（进气）圆钝、后端尖锐，上表面

拱起、下表面较平，呈鱼侧形。前端点叫做前缘，后端点叫做后缘，两点之间的连线叫做翼弦。当气流迎面流过机翼时，流线分布情况如图2原来是一股气流，由于机翼地插入，被分成上下两股。通过机翼后，在后缘又重合成一股。

由于机翼上表面拱起，是上方的那股气流的通道变窄。根据气流的连续性原理和伯努利定理可以得知，机翼上方的压强比机翼下方的压强小，也就是说，机翼下表面受到向上的压力比机翼上表面受到向下的压力要大，这个压力差就是机翼产生。

机翼产生升力的原理，公认的说法是大气施加与机翼下表面的压力（方向向上）比施加于机翼上表面的压力（方向向下）大，二者的压力差便形成了飞机的升力。飞机向前飞行得越快，机翼产生的气动升力也就越大。

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图3-气流从机翼上下方流过情况

英国剑桥大学教授Holger Babinsky 研究发现，现有的解释可能是重要的误解。他用最简单的办法来重新诠释，录制了这个一分钟的视频。从气流的形状来看，机翼上下表面的压力差与曲面的形状有关，较为弯曲的表面能产生较高的压力。这也是为什么操纵帆船时，只需略微弯曲船帆就能改变速度。简单说，机翼的升力应该与曲率相关，而不是（行驶）距离。

图4-气流从机翼上下方流过视频截图

第二节翼型各部分名称

翼型的各部分名称如图5所示。翼弦是翼型的基准线，它是前缘点同后缘点 的连

线。中弧线是指上弧线和下弧线之间的内切圆圆心的连线

中弧线最大弯度用中弧线最高点到翼弦的距离来表示。 在一定的范围内，弯

度越大，升阻比越大。但超过了这个范围，阻力就增大的很快，升阻比反而下降。 中弧线最高点到翼弦的距离一般是翼弦长的 4%- 8%中弧线最高点位置同机翼上 表面边界层的特性有很大关系。翼型的最大厚度是指上弧线同下弧线之间内切圆 的最大直径。一般来说，厚度越大，阻力也越大。而且在低雷诺数情况下，机翼 表面容易保持层流边界层。因此，高速高压力采用较薄的翼型。翼型最大厚度一 股是翼弦的6%、8%。翼型最大厚度位置对机翼上表面边界层特性也有很大影 响。翼型前缘半径决定了翼型前部的“尖”或“钝”，前缘半径小，在大迎角下 气流容易分离，使风机的稳定性变坏易喘振， 前缘半径大对稳定性有好处，但阻 力又会增大。

第三节翼型种类

常用翼型有对称、双凸、平凸、凹凸等几种，如图 6所示

对称翼型的中弧线和翼弦重合，上弧线和下弧线对称。这种翼型阻力系数比 较小，

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图5-翼型的各部分名称

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图6-常用的通风机翼型

但升阻比也小。常用有NACA6501系列、C4翼型。属叶栅翼型，一般用于高压力轴流风机（超音速）导叶。

双凸翼型的上弧线和下弧线都向外凸，但上弧线的弯度比下弧线大。这种翼型比对称翼型的升阻比大。一般为NACA3位数系列、NACA6系列翼型与GA（W）属孤立翼型，一般用于低压力轴流风机（亚音速）。

平凸翼型的下弧线是一条直线。这种翼型最大升阻比要比双凸翼型大。凹凸翼型的下弧线向内凹入。这种翼型能产生较大的升力，升阻比也比较大。代表有RAF 6E CLARK Y葛廷根与LS翼型。属孤立翼型，通风机中应用较多。

凹凸翼型的下弧线向内凹入。这种翼型能产生较大的升力，升阻比也比较大。常用有前苏联二&「丄、F族翼型。属叶栅翼型，一般用于高压力轴流风机（超音速）动叶及导叶。

平板和圆弧板翼型，由德国葛廷根大学提出。属孤立翼型，适用于简单结构的低成本、低效率轴流风机。

第四节失速原理

图7-气流在机翼上表面分离

在机翼迎角较小的范围内，升力随着迎角的加大而增大。但是，当迎角加大到某个值时，升力就不再增加了。这时候的迎角叫做临界迎角。当超过临界迎角后，迎角再加大，阻力增加，升力反而减小。这现象就叫做失速。

产生失速的原因是：由于迎角的增加，机翼上表面从前缘到最高点压强减小