[发明专利]一种可控变形风扇及其设计方法

权利要求书

1.一种设计可控变形风扇的方法，其特征在于；可控变形风扇包括扇叶，所述扇叶上具有复合板部，所述复合板部包括碳纤维材料和压电材料组成的层合板，所述碳纤维材料和压电材料相互连接；所述压电材料上还安装有驱动电极，驱动电极用于驱动压电材料变形，压电材料带动复合板部变形，

设计方法包括：

获得层合板的受力变形规律和压电变形规律；

根据叶型截面形状变化，获得对应扇叶形状的叶型气动特征；根据叶高的变化，获得对应扇叶形状的叶高气动特征；

综合叶型气动特征、叶高气动特征、受力变形规律和压电变形规律，对扇叶进行结构设计；

获得层合板的受力变形规律和压电变形规律具体包括：

获得层合板受外载荷下的应力与应变的受力变形规律，层合板受驱动电压作用下产生局部或全场弯曲、扭转、拉伸变形的压电变形规律；还获得层合板的材料、结构对压电变形的结构影响规律；

根据受力变形规律、压电变形规律、结构影响规律选择复合板的材料和结构。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：根据受力变形规律、压电变形规律、结构影响规律，分析扇叶的基元级平面内变形规律、沿叶高方向变形规律和叶片局部变形规律；再根据基元级平面内变形规律、沿叶高方向变形规律、叶片局部变形规律、叶型气动特征和叶高气动特征对扇叶进行结构设计。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：分析扇叶的基元级平面内变形规律、沿叶高方向变形规律和叶片局部变形规律具体包括：

根据受力变形规律、压电变形规律、结构影响规律建立扇叶力学及作动性能的有限元模型，根据有限元模型分析扇叶的基元级平面内变形规律、沿叶高方向变形规律和叶片局部变形规律。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：根据叶型截面形状变化，获得对应扇叶形状的叶型气动特征具体包括：

根据叶片局部变形规律获得扇叶整体均匀变弯度、固定进口几何角变弯度和固定出口几何角变弯度的叶型气动特征。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：根据叶型截面形状变化，获得对应扇叶形状的叶型气动特征还包括：

结合风扇设计转速和转速转换工作特征获得需要的全工况气动特征，根据需要的全工况气动特征获得叶型变形的控制规律和叶型基础型面。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据叶高的变化，获得对应扇叶形状的叶高气动特征具体包括：

沿叶高方向变形规律结合叶高变化时叶型间的牵连作用分析初步的气动特征，将分析扩展到三维层面；引入叶型弯角可控自由度分析风扇气动特征，形成叶高变化对应的叶高气动特征。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：根据叶高的变化，获得对应扇叶形状的叶高气动特征还包括：

建立叶片体积力模型预测叶高变化的稳定性水平，形成单转子或单级变形风扇叶片的全局稳定性分析；

扇叶进行结构设计时，还结合全局稳定性分析进行设计。