風扇有幾片扇葉怎麼設計的,家電風扇三片,排風扇5-8片,抽油煙機十好幾片,渦扇幾十片?


日常所見的風機有兩種,第一種是軸流風機,第二種是離心風機。

軸流風機產生的是氣體的流量,它的風漿少,氣體流量大但風壓很低。

注意:軸流風機產生的風壓方向是旋轉風葉的軸向,這也是它的名稱叫做軸流風機的由來。

離心風機可以產生較大的氣體壓強,但氣體流量相對較小。

注意:離心風機產生的風壓方向為旋轉風葉的切線方向,它利用的是離心力,這也是它的名稱——離心風機的由來。

對於電風扇,它無所謂風壓,需要的是空氣的流量,自然它的葉片就少了,甚至兩片葉片就夠了。

吸油煙機,它的背後有長長的煙道,並且往往各家各戶都在同一個時間段做飯,煙道壓強更大,所以吸油煙機的風機一定要採用離心風機才行。既然是離心風機,當然它的葉片就比較多了。

船的螺旋槳和水泵也有類似的結構。

船的螺旋槳,它的葉片就很少。船依靠螺旋槳排出越多的水體流量,船速就越快。

而水泵就不一樣了,它要產生水壓也即揚程,因此普通的離心水泵利用了離心原理,它葉片多,出水方向在切線方向。

那麼流體的壓強與流量之間有何關係?這個關係與一位科技大師有關:

原來流體的壓強近似與流量的平方成反比!

伯努利其實是一個家族,其中出過多位科學家。讀過大學數學和流體力學就知道,伯努利這個名字會不斷地出現,其出現頻率之高讓人驚嘆。

這才是真正的科學之家。

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說來有趣,某日不知看了什麼書,說18世紀時某國的某條著名河道上,來來往往穿梭著汽船,每條汽船都拖著一組有多許多葉片構成的螺旋槳。突然,某汽船上的螺旋槳斷了,只剩下幾片葉片,船長發現汽船的速度居然變快了。回去以後他索性把多餘的葉片去掉,只留下四片,試車後發現船速更快。

後來,世界各國船舶的螺旋槳大多是三片或者四片。

在日本宮崎駿動畫《天空之城》中還能看到這些多葉片螺旋槳的模樣:

注意看海盜船的螺旋槳,似乎有四組。其實用處不大,有一組就行了。


首先風扇(葉輪機械)設計需要區分可壓縮流動和不可壓縮流動

你前面提到的幾個(家電風扇,排風扇,抽油煙機)是低速氣體流動,都屬於按不可壓縮流動設計,和水輪機相似。

燃機渦扇葉片、汽輪機葉片要按可壓縮流動設計。

可壓縮不可壓縮之外,按不同場合有非常不同的設計目標。排風扇需要流量,渦扇發動機需要推力,地面發電用燃機需要熱效率。家電產品還有靜音之類的要求,都對葉片形狀有影響。

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本科學了不少這方面的課結果都忘了。。等有空查點資料再來接著扯。。。

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複習了一下本科課程,補充一點內容。早就不做葉輪這一行了所以估計也是錯誤百出。。看個大意吧。

詳細內容可以參考

(1). 舒士甄, 葉輪機械原理

(2). 吳玉林, 通風機和壓縮機。以下引用圖片出自第四、第五章

1 葉輪機械分類。

按做功分

A 葉輪推動流體,包括壓氣機、電風扇、軸流泵等等

B 流體推動葉輪做功,包括透平、蒸汽機、水輪機等等

按可壓不可壓分

A 低速,不可壓流動。此時設計主要考慮動能,不涉及太多熱力學。忽略粘性損失的時候可以按伯努利方程粗略估算流量,高票說的是這個情況

B 高速,可壓縮流動。此時設計考慮動能不夠,需要考慮熱力學(焓降、內能),跨音速時還需要考慮激波等等。

2 流體在葉輪上的流動

全3D的流動考慮起來非常複雜,所以一般在初始簡化設計階段把流動分解成兩個部分:A在某確定半徑處的平面葉柵流動,簡稱基元級,B不同半徑處的徑向平衡

A 基元級設計將全3D流動簡化成平面流動,然後考慮葉柵截面、圓周運動速度、氣流相對速度。一系列速度組成「速度三角形」。下標1指葉前,2指葉後,字母w指相對葉片速度,c指地面參考系速度,u指葉片圓周速度。

B徑向平衡。考慮簡單徑向平衡,要求離心力和徑向壓力梯度相平衡,於是

Cu是實際速度在圓周方向上的分量。一般按設計先選定壓力沿r的分布,此時無論流體可壓不可壓,密度都確定了,於是Cu沿半徑的分布也確定了,於是在不同半徑處的速度三角形也確定了,整個風機的工作狀態基本確定, 比如:

3 設計流程

4 回到問題。電風扇葉片數少,燃機壓氣機葉片數多。

依照設計流程,先選擇輪轂比。電風扇這種可以認為密度是常數,壓力增加很小,可以選擇較小的輪轂比。大白話就是常見電風扇內徑可以比外徑小很多,然而壓氣機這種就不能這麼設計,應該選擇內徑比外徑相差不太大。

之後按照葉形葉柵實驗數據選擇葉柵稠度(葉片長與圓周長之比)。簡單來說,葉片太稀疏沒有導流效果,太密各種阻力、損失增加。一般情況b/t &< 1,但是不會小太多.根據內外徑比(輪轂比),對於小輪轂比(電風扇),為了保證適當的稠度,每個葉片形狀接近三角形。對於渦扇壓氣機(增壓大,輪轂比大),而且要降低每個葉片的載荷,需要選擇較多的葉片數,每個葉片形狀可以比較接近刀片。

三角葉的電風扇,目測輪轂比0.2,稠度約0.5:

燃機:

渦扇的比這個更複雜,因為壓氣機風扇的風分為兩部分,外圍是直接向後噴,內部是供給燃燒室,不過原理類似。渦扇葉片的扭曲也更複雜,尤其內涵道和外涵道過度的階段有更奇葩的扭轉


留個名先,明天來寫個專業點的回答


設計流程大概如下。使用條件??確定使用時的轉速等??在該轉速級來流速度下不能有附面層分離現象發生??由雷諾數確定葉片弦長??由稠度確定一周可以布置多少葉片,稠度導出大概可以這麼理解,葉片之間間距,多為葉片弦長的1-2倍。當然這只是氣動上的一般準則。如前面答主說的,潛艇的大側斜七葉槳,這裡面又多了諸如水聲,空泡之類的約束條件。


只有我的關注點在科學之家么


潛艇上不是7葉槳最好嗎?


我不清楚風扇咋搞,我搞過軸流泵,裡面的葉片神馬的可以通過你要設計風扇的參數來查標準的,一查就知道啦


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