一種離心風(fēng)機蝸殼型線設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及離心風(fēng)機技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種離心風(fēng)機蝸殼型線設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]離心風(fēng)機的蝸殼作用是將離開離心風(fēng)機葉輪的氣體導(dǎo)向蝸殼出口，并將部分動壓轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓。
[0003]蝸殼的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的空間曲面體，蝸殼的型線是螺旋線，但由于螺旋線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難于繪制。因此，現(xiàn)有設(shè)計中均用簡化的四段圓弧近似的代替，無論是等邊距法繪制的蝸殼型線，還是不等邊距法繪制的蝸殼型線均與阿基米德螺旋線的偏差較大。
[0004]如圖4所示為等邊基元法繪制設(shè)計蝸殼型線:
[0005]RO--尚心風(fēng)機葉輪半徑；
[0006]Al一一以阿基米德螺旋線方程計算得出的張開度Al ;
[0007]正方形AB⑶——在葉輪中央，邊長為a，a = Al/4 ；
[0008]四段圓弧的半徑分別為:Ra = R0+0.5a，Rb = RO+1.5a
[0009]Re = RO+2.5a，Rd = RO+3.5a。
[0010]如圖5所示為不等邊基元法繪制設(shè)計蝸殼型線:
[0011]RO一一離心風(fēng)機葉輪半徑；
[0012]Al一一以阿基米德螺旋線方程計算得出的張開度Al ;
[0013]正方形A--邊長為a，a = 0.1Al ;正方形B--邊長為b，b = 0.1167A1 ；
[0014]正方形C——邊長為c，c = 0.1333A1 ;正方形D——邊長為d，d = 0.15A1 ；
[0015]四段圓弧的半徑分別為:Ra= R0+0.25Al_a，Rb = R0+0.5Al_b ；
[0016]Re = RO+0.75A1-C，Rd = RO+Al-d。
[0017]現(xiàn)有的等邊基元法繪制設(shè)計和不等邊基元法繪制設(shè)計都是用簡化的四段圓弧近似的代替，設(shè)計出的蝸殼型線都與阿基米德螺旋線的偏差較大。由于蝸殼是離心風(fēng)機的關(guān)鍵部件，蝸殼型線的繪制不僅直接關(guān)系到蝸殼的氣流分布，還對能量損失、噪音有很大的影響，它直接影響風(fēng)機的效率及輸出氣體的運動場、壓力等性能參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種離心風(fēng)機蝸殼型線設(shè)計方法，其方法設(shè)計的離心風(fēng)機蝸殼型線能有效的降低了風(fēng)機噪音值，提高離心風(fēng)機效率。
[0019]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0020]該離心風(fēng)機蝸殼型線設(shè)計方法，所述蝸殼型線設(shè)計方法中RO為離心風(fēng)機葉輪半徑，A為螺旋線的開度，所述蝸殼型線設(shè)計方法包括以下設(shè)計步驟:
[0021]I)運用CATIA軟件，在CATIA軟件草繪中，利用極坐標創(chuàng)建一組點，點的極坐標為(R(0)，Θ)，其中，R(0) =ROXe0A 為方程一，e 為數(shù)學(xué)常數(shù)，e = l+l/(l ! )+1/(2! )+1/(3 ! )+…+l/(n ! ) ~ 2.71828，Θ為任意的一個角度，需轉(zhuǎn)換為弧度單位，K為一固定常量，K值通過A = R (360)-RO和方程一計算得出；
[0022]2)用樣條線命令依次連接各點，創(chuàng)建樣條線；
[0023]3)雙擊樣條線，出現(xiàn)“樣條線定義”對話框，將對話框中控制點均定義為相切，定義完成后即完成蝸殼型線的創(chuàng)建。
[0024]其中，所述步驟I)中Θ角度值從小到大均勻的增大。
[0025]所述步驟3)中創(chuàng)建的蝸殼型線為均勻光滑曲線。
[0026]所述蝸殼型線為等角螺旋線。
[0027]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:
[0028]應(yīng)用三維建模工具CATIA設(shè)計的離心風(fēng)機蝸殼型線為等角螺旋線，對離心風(fēng)機蝸殼型線精確地參數(shù)化建模，實現(xiàn)離心風(fēng)機蝸殼的快速設(shè)計，離心風(fēng)機蝸殼型線與阿基米德螺旋線接近等同，能有效的降低了空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機的噪音值(約4db)，降低了風(fēng)在離心風(fēng)機出口產(chǎn)生回流的可能性，提高了空調(diào)系統(tǒng)離心風(fēng)機的效率。
【附圖說明】
[0029]下面對本說明書各幅附圖所表達的內(nèi)容及圖中的標記作簡要說明:
[0030]圖1為本發(fā)明CATIA中繪制的樣條線示意圖。
[0031]圖2為本發(fā)明CATIA中定義等角螺旋線示意圖。
[0032]圖3為本發(fā)明等角螺旋線對比等邊基元法螺旋線示意圖。
[0033]圖4為現(xiàn)有等邊基元法螺旋線示意圖。
[0034]圖5為現(xiàn)有不等邊基元法螺旋線示意圖。
【具體實施方式】
[0035]下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0036]如圖1和圖2所示，該高效的低噪音的離心風(fēng)機蝸殼型線設(shè)計方法，運用CATIA軟件設(shè)計蝸殼型線有效地該降低了空調(diào)系統(tǒng)的噪音，提高了離心風(fēng)機的效率。
[0037]利用CATIA軟件設(shè)計的離心風(fēng)機蝸殼型線為等角螺旋線，可以近似等同于阿基米德螺旋線，整個曲線均勻光滑，曲線精確。
[0038]將CATIA參數(shù)化設(shè)計引入離心風(fēng)機蝸殼型線的設(shè)計中，提高了離心風(fēng)機蝸殼型線的繪制工作效率和設(shè)計質(zhì)量。同時對數(shù)方程的引用，使任意一個角度“ Θ ”所對應(yīng)的螺旋線上該點的半徑R( θ )均可用對數(shù)方程表示出來。
[0039]對數(shù)型螺旋線又稱為等角螺旋線。若一條曲線在每個點P的切向量都與某定點O至此點P所成的向量OP夾成一定角，且定角不是直角，則此曲線即為一條等角螺旋線(此為定義一)。
[0040]對于任意一個角度“ Θ ”所對應(yīng)的螺旋線上該點的半徑R( Θ )可表示為:
[0041]R( Θ ) = ROXe0/K 方程一
[0042]方程一式中:
[0043]RO—離心風(fēng)機葉輪半徑，；
[0044]e—數(shù)學(xué)常數(shù)，e = 1+1/(1 ! )+1/(2 ! )+1/(3 ! )+-+1/(n ! ) ^ 2.71828 ；
[0045]Θ 一任意的一個角度，需轉(zhuǎn)換為弧度單位；
[0046]K一為一固定常量(螺旋線的開度A對于某一特定的空調(diào)系統(tǒng)是一個固定的值，設(shè)計中將開度A定義為:A = R(360)-RO，故可通過“方程一”計算出K值)。
[0047]蝸殼型線設(shè)計方法包括以下設(shè)計步驟:
[0048]根據(jù)方程一，可求得任意一個角度“ Θ ”所對應(yīng)的螺旋線上該點的半徑R( Θ );
[0049]運用CATIA軟件，在CATIA軟件草繪中，利用極坐標創(chuàng)建一組點，點的極坐標為(R( Θ )，Θ )，Θ角度值從小到大均勻的增大；
[0050]利用CATIA軟件中的樣條線命令依次連接各點，創(chuàng)建樣條線；
[0051]在CATIA軟件中，雙擊樣條線，出現(xiàn)“樣條線定義”對話框，將對話框中控制點均定義為相切，定義完成后即完成蝸殼型線的創(chuàng)建，蝸殼型線為均勻光滑的等角螺旋線。
[0052]其中，在定義中，因相切的角度未定義，故樣條線是不完全定義的，利用約束按定義一的方式標注樣條線上每一點的角度，定義完成后即完成等角螺旋線的創(chuàng)建。
[0053]如圖3所示，為等角螺旋線對比等邊基元法螺旋線的示意圖，位于內(nèi)部的細線為CATIA中繪制的等角螺旋線，位于外部的為等邊基元法繪制的近似螺旋線。
[0054]等角螺旋線的繪制方法的離心風(fēng)機蝸殼型線不存在切點過渡的問題；螺旋線的張開度A和等角螺旋線的定角將所設(shè)計的螺旋線的定性；可根據(jù)螺旋線的精度要求不同，將任意角度Θ的增量改變以滿足螺旋線的精度要求。
[0055]實施操作中可將RO設(shè)置為參數(shù)，任意角度Θ對應(yīng)的半徑R( Θ )均用參數(shù)方程輸入。這樣的參數(shù)化定義，當RO變化時，直接更改RO的值，任意角度Θ所對應(yīng)的半徑R(0)隨之更改為新的數(shù)值。
[0056]該等角螺旋線的繪制方法不同于以往設(shè)計中簡單的用四段圓弧近似的繪制螺旋線的方法，利用對數(shù)“方程一”使所設(shè)計的螺旋線均勻光滑的過渡至設(shè)計的螺旋線張開度A，根據(jù)“定義一”將CATIA中繪制的樣條線中各點增加相切要求，使樣條線具有固定的切向量，當樣條線與直線連接時，可沿著該切向直接做直線。
[0057]經(jīng)實際CFD計算及實際應(yīng)用驗證，該方法設(shè)計的等角螺旋線的離心風(fēng)機蝸殼型線，可有效的降低了空調(diào)系統(tǒng)的噪音值(約4db);降低了風(fēng)在離心風(fēng)機出口產(chǎn)生回流的可能性；提尚了空調(diào)系統(tǒng)尚心風(fēng)機的效率。
[0058]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種非實質(zhì)性的改進，或未經(jīng)改進將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種離心風(fēng)機蝸殼型線設(shè)計方法，所述蝸殼型線設(shè)計方法中RO為離心風(fēng)機葉輪半徑，A為螺旋線的開度，其特征在于:所述蝸殼型線設(shè)計方法包括以下設(shè)計步驟: 1)運用CATIA軟件，在CATIA軟件草繪中，利用極坐標創(chuàng)建一組點，點的極坐標為(R(0)，Θ)，其中，R(0) =ROXe0A 為方程一，e 為數(shù)學(xué)常數(shù)，e = l+l/(l ! )+1/(2! )+1/(3 ! )+…+l/(n ! ) ~ 2.71828，Θ為任意的一個角度，需轉(zhuǎn)換為弧度單位，K為一固定常量，K值通過A = R (360)-RO和方程一計算得出； 2)用樣條線命令依次連接各點，創(chuàng)建樣條線； 3)雙擊樣條線，出現(xiàn)“樣條線定義”對話框，將對話框中控制點均定義為相切，定義完成后即完成蝸殼型線的創(chuàng)建。
2.如權(quán)利要求1所述離心風(fēng)機蝸殼型線設(shè)計方法，其特征在于:所述步驟I)中Θ角度值從小到大均勻的增大。
3.如權(quán)利要求1所述離心風(fēng)機蝸殼型線設(shè)計方法，其特征在于:所述步驟3)中創(chuàng)建的蝸殼型線為均勻光滑曲線。
4.如權(quán)利要求1所述離心風(fēng)機蝸殼型線設(shè)計方法，其特征在于:所述蝸殼型線為等角螺旋線。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種離心風(fēng)機蝸殼型線設(shè)計方法，所述蝸殼型線設(shè)計方法中R0為離心風(fēng)機葉輪半徑，A為螺旋線的開度，包括以下步驟：1)運用CATIA軟件，在CATIA軟件草繪中，利用極坐標創(chuàng)建一組點，點的極坐標為(R(θ)，θ)，其中，R(θ)＝R0×eθ/K為方程一，e為數(shù)學(xué)常數(shù)，e＝1+1/(1！)+1/(2！)+1/(3！)+…+1/(n！)≈2.71828，θ為任意的一個角度，需轉(zhuǎn)換為弧度單位，K為一固定常量，K值通過A＝R(360)-R0和方程一計算得出；2)用樣條線命令依次連接各點，創(chuàng)建樣條線；3)雙擊樣條線，出現(xiàn)“樣條線定義”對話框，將對話框中控制點均定義為相切，定義完成后即完成蝸殼型線的創(chuàng)建。能有效降低了空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機的噪音值，提高了空調(diào)系統(tǒng)離心風(fēng)機的效率。
【IPC分類】F04D29-42
【公開號】CN104696282
【申請?zhí)枴緾N201410842302
【發(fā)明人】方向華, 張仕偉
【申請人】博耐爾汽車電氣系統(tǒng)有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2014年12月30日