横流风扇的性能（如风量、风压、效率、噪声等）受叶轮几何参数的显著影响。通过优化这些参数，可以改善气流特性、降低能量损失并提升整体效率。以下是关键几何参数及其对性能的影响分析：

一、叶片几何参数

1.叶片安装角（β）

定义：叶片弦线与叶轮圆周切线方向的夹角。

影响：

增大β：提高气流轴向速度，增加风量和静压，但可能加剧流动分离，导致效率下降和噪声升高。

减小β：降低风压但改善流动附着性，适合低噪声需求场景。

优化范围：通常为20°~40°（前向叶片），需匹配转速和工况。

2.叶片数量（Z）

影响：

过多叶片（如>60片）：气流通道变窄，摩擦损失增加，效率降低，噪声高频成分增多。

过少叶片（如<30片）：气流填充不充分，风压和风量下降，可能引发脉动噪声。

经验公式：

Z≈πDt(t为叶片间距，一般取叶片弦长的1.21.5倍)Z≈tπD​(t为叶片间距，一般取叶片弦长的1.21.5倍)

推荐值：35~55片（空调领域常用）。

3.叶片型线

翼型选择：

前弯翼型：增强气流导向能力，提高风压，但易产生回流涡。

后弯翼型：流动更稳定，效率高，但风压较低。

非对称翼型（如NACA系列）：减少尾迹涡，降低噪声。

厚度比：叶片最大厚度与弦长之比（通常5%~12%），过厚会增加阻力，过薄则强度不足。

二、叶轮结构参数

1.叶轮直径（D）

影响：

增大D：提高风量和风压（风量∝D²，风压∝D²·n²，n为转速），但增大体积和惯性。

减小D：适用于紧凑设计，但需提高转速补偿风压损失（可能增加噪声）。

约束条件：需与蜗壳间隙匹配（通常单边间隙1~3mm，过大会导致泄漏涡）。

2.叶轮长度（L）

影响：

增长L：直接增加风量（近似线性关系），但可能引起轴向气流分布不均（需优化蜗壳导流）。

缩短L：降低风量，但改善端部流动均匀性。

长径比（L/D）：典型值为3~10，过大时需考虑支撑刚度（避免叶轮变形）。

3.叶片径向高度（h）

定义：叶片顶端到叶轮内缘的径向距离。

影响：

增大h：增加气流通过面积，提升风量，但可能扩大内部涡流区。

减小h：限制风量但改善流动集中度。

设计建议：h/D ≈ 0.1~0.2，需与蜗壳流道高度协调。

三、关键参数交互影响

稠度（σ = Z·c/πD）

定义：叶片总弦长与叶轮周长的比值（c为叶片弦长）。

影响：

高稠度（σ>1）：增强气流控制能力，但增加摩擦损失。

低稠度（σ<0.8）：流动分离风险增大。

优化值：0.9~1.2（平衡风压与效率）。

叶轮与蜗壳的间隙

径向间隙：过大会导致气流泄漏，形成涡流（建议≤1%叶轮直径）。

轴向间隙：影响进出气流畅性，需避免尖锐边缘产生湍流。

四、性能优化方向

多目标权衡

例如：增加叶片数可提高风压，但需同步优化叶片型线以抑制噪声。

CFD辅助设计

通过数值模拟分析参数敏感度，如：

叶片前缘半径对分离涡的影响。

叶片尾缘形状对尾迹湍流的抑制效果。

实验验证

采用PIV（粒子图像测速）观察实际流场，验证参数调整效果。

五、典型参数组合示例（家用空调横流风扇）

总结

横流风扇叶轮的几何参数需协同优化，优先关注叶片安装角、数量、型线和叶轮直径/长度等核心参数，再通过调整间隙、稠度等细节提升效率。实际设计中需结合具体应用需求（如静压要求、噪声限制）进行参数迭代，并借助仿真与实验验证性能提升效果。