东北大学学报（自然科学版）

东北大学学报:自然科学版 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (1): 88-94.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2019.01.017

• 机械工程 • 上一篇    下一篇

基于叶素-动量理论的冷却风扇风量计算方法

谢翌1， 郑彪1， 陈刚2， 李夔宁3   

  1. (1. 重庆大学 汽车工程学院， 重庆400044; 2. 重庆大学 机械工程学院， 重庆400044; 3. 重庆大学 能源与动力工程学院， 重庆400044)
  • 收稿日期:2017-04-29 修回日期:2017-04-29 出版日期:2019-01-15 发布日期:2019-01-28
  • 通讯作者: 谢翌
  • 作者简介:谢翌(1983-)，男，重庆人，重庆大学副教授; 李夔宁(1970-)，男，重庆人，重庆大学教授，博士生导师.
  • 基金资助:
    国家自然科学基金青年基金资助项目(51405045)； 重庆市重点产业共性关键技术创新专项(cstc2017zday-zdyf0139)； 重庆市科技计划项目(cstc2016jcyjA0494)； 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(CDJZR14110002).

Theoretical Calculation Method of Volume Flow Rate of Cooling Fans Based on Blade Element-Momentum Theory

XIE Yi1， ZHENG Biao1， CHEN Gang2， LI Kui-ning3   

  1. 1. School of Automotive Engineering， Chongqing University， Chongqing 400044， China; 2. School of Mechanical Engineering， Chongqing University， Chongqing 400044， China; 3. School of Energy and Power Engineering， Chongqing University， Chongqing 400044， China.
  • Received:2017-04-29 Revised:2017-04-29 Online:2019-01-15 Published:2019-01-28
  • Contact: XIE Yi
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摘要： 将风力机经典叶素-动量理论应用于车用轴流式冷却风扇，建立了冷却风扇几何参数、风扇转速与风量的关系理论模型.该模型根据冷却风扇与风力机能量转换的差异，对经典叶素-动量在叶素载荷方向、出入口边界条件等方面进行了修正.随后，基于实验测量和计算流体力学的方法对风扇风量理论计算模型进行了验证.结果表明，风扇风量的理论计算方法不仅能够反映风量随风扇转速的变化规律，且具备较高的计算精度.在该模型中，理论算法与实验结果的平均相对误差为3.57%，与计算流体力学所得结果的平均相对误差为5.03%.

关键词: 冷却风扇, 风量, 叶素-动量理论, 理论算法及其验证

Abstract: A theoretical model that shows the correlation of geometry parameters of cooling fans， rotation speed and volume flow rate was established by using the classic blade element-momentum theory of wind turbines for the axial cooling fan of vehicles. This model revised the load direction on the blade element of blade element-momentum and the inlet and outlet boundary conditions and so on， based on the difference of energy transfer between cooling fans and wind turbines. Then， the experiment and simulation based on computational fluid mechanics were carried to test the precision of the theoretical model for the volume flow rate of cooling fans. The results showed that the theoretical computational method for volume flow rate of cooling fans not only reflects the change of volume flow rate with the rotation speed of fans， but also has high calculation precision. In the researched model， the average relative error between the theoretical calculation method and experiment is 3.57%， and the one between the theoretical calculation method and CFD is 5.03%.

Key words: cooling fan, volume flow rate, blade element-momentum theory, theoretical calculation method and validation

中图分类号: