風扇葉片
關注創建者：晉源貔貅 創建時間：2018-08-08
風扇葉片的視頻教程
Fluent-YKK電機通風散熱CFD分析
講解了 Fluent CFD在YKK電機通風散熱流場仿真中的應用，包括前傾/直葉片內風扇方案對比，后傾外風扇設計；外風路導風筒隔板優化, 冷卻管的橢圓管與圓管對比；冷卻器隔板優化，試驗結果對比；內風路擋風板設計方案對比，溫升實驗測試結果
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風扇葉片的實例教程
而近幾十年來復合材料行業蓬勃發展，自 1995 年來，美國通用電氣(GE) 公司、英國羅-羅公司與法國斯奈克瑪公司的復合材料風扇葉片相繼問世，復合材料風扇葉片的應用可以進一步提高發動機的減重率，改善葉片疲勞強度、損傷容限等，目前歐盟正在開發未來發動機可使用的混合材料-鈦合金/復合材料智能風扇葉片。而國內針對復合材料風扇葉片的制造研究尚處在摸索階段，主要對于制造過程中的鋪疊參數或是纖維預制體的參數、固化參數等的各項參數邊界控制的認知。
鈦合金風扇葉片制造技術與復合材料風扇葉片制造技術的發展將相互促進。鈦合金風扇葉片在一定條件下會因為強度不足造成葉片疲勞斷裂，復合材料風扇葉片耐沖擊性能、耐摩擦性能薄弱，容易受到意外外來物體的影響和損壞，裂紋擴展迅速從而影響整個發動機的服役性能，金 屬材料裂紋擴展的延緩性相較于復合材料仍是一大優勢。此外，復合材料仍存在著腐蝕問題，其環保回收仍然是一個挑戰，還應當針對復合材料風扇葉片開展大量工藝、材料試驗。未來鈦合金風扇葉片仍是軍用航空領域風扇葉片的主流方案。
鈦合金寬弦空心風扇葉片是典型的空心加強結構零件，要求具備完整的空心減重結構及準確的外部氣動掠形結構，成形工藝復雜，其制造 綜合運用了擴散連接/熱成形以及數控加工、無損檢測等組合工藝技術，此種組合成形工藝技術可以充分發揮鈦合金成形復雜構件控形、控性的優勢。高強度高疲勞性能的結構及其穩定可控的制造等是新一代鈦合金寬弦空心風扇葉片的迫切需求。但是超塑成形/擴散連接（SPF/DB）工藝仍存在葉片內部變形不可控、超塑過程變形量過大、設計不確定性因素多等缺點，尋找一種新型結構鈦合金寬弦空心風扇葉片及其成形技術成為了所有航空企業主要探索的領域之一。
展開 使用碳/鈦（CTi）材料制成的風扇是目前復合材料風扇的基準型，其性能于2014年在羅·羅公司位于亞利桑那州圖森市的飛行試驗平臺上進行了評估，使用的是供體發動機正是配有傳統鈦合金風扇機匣的“遄達1000”。
此次風扇葉片和機匣的集成驗證測試預計需要大約一個月的時間，在所有的測試內容中，還將包括測試已經受到模擬鳥撞影響而受損的單個葉片的運行情況。“我們不會進行全面的鳥撞試驗，而是采取將部分受損的葉片插入并運轉發動機，查看它們在風扇組中的性能情況。”庫爾諾克表示。“鳥撞葉片帶來的最困難的事情之一就是它只造成了一部分葉片的損壞，其余的葉片并未受到影響。這帶來的后果就是，進入發動機的進氣流量不統一，產生嚴重的失衡。所以我們需要深入了解系統的工作原理。通常情況下，鳥撞帶來的最具挑戰性的方面并不是撞擊本身帶來的影響，而是撞擊將風扇葉片的角度改變導致后續發動機運轉出現問題。”他補充道。
利用攝影測量技術，包括跟蹤復合材料-鈦合金葉片上的標記點，可以測量得到風扇葉片形變情況。
三、采用先進低壓系統（ALPS）與低速風扇試驗相結合的方法輔助超扇發動機驗證機的設計
先進低壓系統（ALPS）收集到的數據結果，將直接反饋到超扇發動機的演示驗證風扇設計中，設計過程中將使用在德國維爾道的Anecom飛機試驗工廠進行的一系列小尺寸轉子低速運轉測試中收集到空氣動力學數據進行輔助。
“我們希望能夠保證風扇葉片葉尖速度相同，這意味著發動機裝機后仍能保證音速/跨音速的飛行。因此，如果增加風扇的直徑卻又需要相同的葉尖速度，則風扇的轉速就會下降。”庫爾諾克表示。“較慢的風扇轉速意味著在空氣動力學上會產生不同。
展開 近日，羅羅公司已開始對經過改進的遄達1000航空發動機進行地面測試，其中風扇葉片和機匣均采用復合材料制成。這意味著羅羅公司下一代齒輪傳動“超扇”（Ultran）發動機系列已經發展到了關鍵一步。
齒輪傳動“超扇”（Ultran）發動機
上述部件完全集成后完成測試， 標志著先進低壓系統（ALPS）技術驗證項目接近尾聲。該項目迄今為止已經單獨驗證了碳/鈦（CTi）風扇葉片和復合材料風扇機匣等部件。采用更加輕質的復合材料，對于尺寸更大的“超扇”發動機系列改型來說勢在必行，這些改型產品在相同的相對推力情況下，具有比目前發動機更大直徑的風扇葉片尺寸，以及高達15：1或更高的涵道比。
2019年2月，羅羅公司工程師已經成功測試了“超扇”發動機的關鍵部件。先進低壓系統（ALPS）中所需要的全部復合材料零部件——包括風扇葉片、葉片機匣和環形填充塊——首次在供體發動機上進行了測試。發動機的零部件由羅羅公司復合材料技術工廠制造。每片風扇葉片使用了約500層碳纖維復合材料，且全部由機器人完成制造。先進低壓系統的出現印證了羅羅公司“智能發動機”的發展愿景。發動機的每片葉片都擁有數字孿生模型——即與葉片實體完全一致的虛擬數據副本。在測試期間，產生的相關實驗數據將會被集中收集，并傳送到數字孿生模型中，這使得工程師可實時預測和監控每片葉片在發動機工作時發揮的性能水平。
“超扇”發動機演示驗證機將于2021年進行地面試車，最終的裝機測試可能在2023年進行。
展開 風扇葉片 Solidworks格式，igs，stl，Fan Blades.SLDPRT
風扇葉片 Solidworks.zip
熱鍛實例-風扇葉片
本篇教程介紹了如何SimufactForming中完成一個風扇葉片的熱鍛造，具體的軟件操作過程請大家觀看教學視頻：
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風扇葉片 Solidworks格式，igs，stl，Fan Blades.SLDPRT
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模擬與網格
我們采用某品牌空調室外機作為穩態分析的仿真模型，如下圖所示，左側與后側的進口流域，以及前側的出口流域都考慮到計算中，并對空調內部結構簡化后進行網格劃分，最終網格單元數868萬，其中，風扇葉片的旋轉速度是850rpm。
屋頂冷水機組氣動噪聲分析7個月前
OSM 動網格模型可精確模擬風扇葉片的動靜干涉，捕捉BPF及諧波峰值；Virtual Fan 模型僅用P-Q曲線替代，計算成本低。在多風扇的模型中，結合FW-H模型可以節省大量計算成本。
從本例看，水冷機組安裝通風斗降噪效果顯著，且對風扇冷卻性能影響小。下一步對風扇葉片造型進行 DOE 參數優化設計，可進一步降低噪聲源。
OSM 動網格模型可精確模擬風扇葉片的動靜干涉，捕捉BPF及諧波峰值；Virtual Fan 模型僅用P-Q曲線替代，計算成本低。在多風扇的模型中，結合FW-H模型可以節省大量計算成本。
從本例看，水冷機組安裝通風斗降噪效果顯著，且對風扇冷卻性能影響小。下一步對風扇葉片造型進行 DOE 參數優化設計，可進一步降低噪聲源。
該系統由300多個組件構成，包括熱交換器、三通閥、散熱鰭片、風扇葉片、加熱器、吸收器等。因此，要為整個系統建立涵蓋所有特征的有限元（FE）模型，并分析瞬態工況，不僅復雜度極高，對計算資源的需求也極為龐大。
對于風扇葉片、螺旋槳類型的產品模態分析，往往采用循環對稱的方式來進行計算，這樣建立其中的一份，剩余的自動擴展計算就可以了，這樣可以極大的縮小網格數量，降低計算量。在ANSYS Workbench中如何設置操作設置循環對稱的方法呢？
在 ANSYS Workbench 中對風扇葉片、螺旋槳等循環對稱結構進行模態分析的步驟如下：
1.
其中，風扇葉片的<strong>旋轉速度是850rpm</strong>。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202301/b604dd3cd04128e9266451ab90624f30.png?
客戶希望在相同轉速下，通過調整葉片結構將風扇風量增加5%。
具體操作很簡單。首先基于CAD軟件做風扇的參數化建模，設計變量有天花板距離、葉根弦長、葉頂弦長、葉根角度、葉頂角度等一共7個變量。
建模完成后，再基于輸出的幾何模型做CFD模擬，輸出目標量，即風扇流量。
流程并不復雜，但AIPOD的強大就在于其內置的智能優化算法。
單單對風扇葉片，就有葉片安裝角、葉片弦長、葉片厚度、頂部間隙等多個影響性能的參數。
這些參數如何組合才為最優，30年經驗的老師傅也不敢說手拿把掐。
你說那沒事，我雖然缺經驗，但體力足。大力出奇跡，上遍歷法。
算個賬。
假設可變參數有7個，不多吧？
每個參數變10次，也不多吧？
最終有幾個組合呢？高中數學告訴我們，有10^7個，也就是10000000個。
假定風扇葉片材料是Q235鋼，通過在AIFEM中施加旋轉慣性力，讓其以每分鐘3000轉的速度旋轉。仿真得到其最大應力為278.4MPa，出現在葉片根部。
由于最大應力已超過鋼的屈服應力235MPa，必然不滿足要求。那么此時風扇就要改進結構，比如在葉片根部增加倒角。或更換材料，比如換用高強度鋼。當然，還可以降速運行，減小載荷。
