【技术帖】轴流风机的气动性能优化

轴流就是与风叶的轴同方向的气流，如电风扇，空调外机风扇就是轴流方式运行风机，其用途非常广泛。之所以称为“轴流式”，是因为气体平行于风机轴流动。轴流风机主要由风机叶轮和机壳组成，结构简单但是数据要求非常高。轴流式风机通常用在流量要求较高而压力要求较低的场合，由此轴流风机的气动性能成为评判其性能优劣的重要指标。

本文即将展示的是某轴流风机的气动性能优化的全流程介绍。通过对轴流风机的叶片和风道进行调整优化以提高其流量与效率。

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优化前准备工作：

为了方便对叶片进行调整，建立叶轮的全参数化模型，并将叶片分为六个控制截面来调整参数变化。之后设定参数变化规律或给定算法，在优化软件中会自动生成不同模型并启动CFD软件进行仿真计算。

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优化目标：PQ性能与效率

模型优化过程中，主要分为风道及叶片的调整，调整内容如下：

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优化过程：

首先我们在软件当中建立全参数化的模型，然后优化软件设置中的参数以及参数变化范围，接下来与CFD软件进行耦合，最后进行全自动的性能优化。其中对于优化参数部分，主要是对扇叶进行优化：有叶片的翼形、弦长、三个方向的角度以及叶片数量，除此之外本次对风道也进行了一定程度的优化。

叶片不同参数下的子午流道压力分布图

（压力分布越均匀其二次流速损失就会越小，气动性能和效率就会越高）

叶片形状优化前后对比

优化结果：在所有流量下，优化风扇的静压/全压效率和PQ始终高于原始风扇

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优化操作流程：

第一步：3D参数化建模，

第二步：设置 CFD 流程，

第三步：确定优化的几何参数，进行DOE并生成样本库，

第四步：设置优化目标，并进行优化计算。

详细操作请见视频：

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