本发明涉及风机,具体涉及一种轴流叶轮。
背景技术:
1、传统轴流风机的叶片在前缘与尾缘处的形状都是光顺的直线或曲线,因此会造成叶片表面流动分离严重,形成二次流、回流和漩涡,在高转速情况下,噪声会很大。针对旋转机械噪声研究及应用,在叶片形状上,前缘与尾缘都做了很多研究。比如采用naca的翼型叶片,在前缘与尾缘处设计成各类的锯齿型,尤其是在尾缘采取仿生学锯齿设计,都能有效的降低风机的噪音。然而,在尾缘增设锯齿形状的结构,比如正弦型、熨斗型或者三角常规锯齿形,由于尾缘厚度本身较薄,再加上锯齿形状的扁平结构以及锯齿端部尖细的形状,在进行模具加工制作时存在加工难、加工精度较差的问题,叶片在运行时可能出现断裂。也有厂家在现有光顺尾缘的基础上,通过仿真观察内部流动情况,再通过人为对叶片进行切割,达到增设尾缘降低噪声的目的,虽然切割叶片能降低噪音,但此种做法也会改变风机的性能,带来其他的不确定性。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种轴流叶轮,能够通过采用幅度渐变波纹的叶片,有效降低压力面上的速度大小,以及尾缘处的速度脉动和压力波动,从而降低噪音。通过在叶片靠近叶顶处设置波纹,可使得叶片通过模具制作,加工更加容易,加工精度更高且不会改变风机性能。
2、为达到上述目的,本发明提供了一种轴流叶轮,包括:
3、固定圈;
4、轮毂,设置在所述固定圈内且与所述轮毂同轴;
5、若干个叶片,设置在所述轮毂和所述固定圈之间且沿所述轮毂周向间隔分布,所述叶片具有和所述轮毂连接的叶根、与所述叶根对应且与所述固定圈连接的叶顶、朝向叶轮旋转方向且位于所述叶根一侧的前缘、背离叶轮旋转方向且位于所述叶根另一侧的尾缘以及朝向出风方向的压力面和与所述压力面对应的吸力面,所述叶片靠近叶顶处设置有幅度渐变的波纹。
6、可选地,所述叶片靠近叶顶处沿所述前缘至所述尾缘方向向内凹陷形成多个间隔分布的凹槽,相邻两个所述凹槽之间沿所述前缘至所述尾缘方向向外凸出形成单个凸起,所述凹槽和所述凸起配合形成所述波纹,所述波纹沿所述叶根至所述叶顶方向以及沿所述前缘至所述尾缘方向幅度逐渐增加。
7、可选地,所述波纹沿预设处至叶顶处进行设置,所述预设处至所述叶根的距离占所述叶根至所述叶顶距离的比例范围为0.5625-0.6785。
8、可选地,所述前缘在子午面上的投影轮廓为抛物线,所述抛物线通过如下公式表示:
9、y=ax2+bx
10、其中,y为所述抛物线上的点在子午面上的第一坐标,x为所述抛物线上的点在子午面上的第二坐标,a、b为第一系数。
11、可选地,所述前缘与所述叶根相交处形成第一交点,所述前缘与所述叶顶相交处形成第二交点,所述抛物线经过所述第一交点和所述第二交点,所述第一交点与所述第二交点的第一坐标的差值范围为105-110,所述第一交点与所述第二交点的第二坐标的差值范围为75-80。
12、可选地,所述尾缘在子午面上的投影轮廓为直线,所述直线与轮毂径向面之间的夹角为0°-10°,所述直线远离所述轮毂的一端朝向所述抛物线方向。
13、可选地,所述叶片沿径向方向由与所述轮毂径向面同心的圆切割形成若干个切面,所述切面具有沿所述前缘至所述尾缘方向的的中位线,所述中位线上间隔设置有若干个切点,所述切点至轮毂中轴线上的预设点之间形成连接线,所述连接线与所述轮毂径向面之间的夹角形成切面角,若干个所述切面角相互配合以确定所述切面的形状。
14、可选地,所述切面角通过如下公式表示:
15、y=ax6+bx5+cx4+dx3+ex2+fx+g
16、其中,y为所述切面角,x为所述切点至所述中位线与所述前缘交点之间的距离,a、b、c、d、e、f和g为第二系数。
17、可选地,所述第二系数a、c、e和f由第一预设切面至所述叶顶处逐渐增大,所述第二系数b和d由第一预设切面至所述叶顶处逐渐减小,所述第一预设切面为所述预设处。
18、可选地,所述第二系数g由所述叶根处至第二预设切面处保持不变,所述第二系数g由所述第二预设切面处至所述叶顶处逐渐增大,所述第二预设切面至所述叶根的距离占所述叶根至所述叶顶距离的比例范围为0.7-0.8。
19、本发明的有益效果在于:通过采用幅度渐变波纹的叶片,有效降低压力面上的速度大小,以及尾缘处的速度脉动和压力波动,从而降低噪音。通过在叶片靠近叶顶处设置波纹,可使得叶片通过模具制作,加工更加容易,加工精度更高且不会改变风机性能。
20、通过调整子午面上前缘和尾缘的投影轮廓以及叶片不同半径处切面角来生成叶片形状,从而优化叶片的空气动力学性能,改善气流状态,降低噪音,提高结构强度和耐久性。
21、上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
1.一种轴流叶轮,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的轴流叶轮,其特征在于,所述叶片靠近叶顶处沿所述前缘至所述尾缘方向向内凹陷形成多个间隔分布的凹槽,相邻两个所述凹槽之间沿所述前缘至所述尾缘方向向外凸出形成单个凸起,所述凹槽和所述凸起配合形成所述波纹,所述波纹沿所述叶根至所述叶顶方向以及沿所述前缘至所述尾缘方向幅度逐渐增加。
3.根据权利要求2所述的轴流叶轮,其特征在于,所述波纹沿预设处至叶顶处进行设置,所述预设处至所述叶根的距离占所述叶根至所述叶顶距离的比例范围为0.5625-0.6785。
4.根据权利要求3所述的轴流叶轮,其特征在于,所述前缘在子午面上的投影轮廓为抛物线,所述抛物线通过如下公式表示:
5.根据权利要求4所述的轴流叶轮,其特征在于,所述前缘与所述叶根相交处形成第一交点,所述前缘与所述叶顶相交处形成第二交点,所述抛物线经过所述第一交点和所述第二交点,所述第一交点与所述第二交点的第一坐标的差值范围为105-110,所述第一交点与所述第二交点的第二坐标的差值范围为75-80。
6.根据权利要求4所述的轴流叶轮,其特征在于,所述尾缘在子午面上的投影轮廓为直线,所述直线与轮毂径向面之间的夹角为0°-10°,所述直线远离所述轮毂的一端朝向所述抛物线方向。
7.根据权利要求6所述的轴流叶轮,其特征在于,所述叶片沿径向方向由与所述轮毂径向面同心的圆切割形成若干个切面,所述切面具有沿所述前缘至所述尾缘方向的的中位线,所述中位线上间隔设置有若干个切点,所述切点至轮毂中轴线上的预设点之间形成连接线,所述连接线与所述轮毂径向面之间的夹角形成切面角,若干个所述切面角相互配合以确定所述切面的形状。
8.根据权利要求7所述的轴流叶轮,其特征在于,所述切面角通过如下公式表示:
9.根据权利要求8所述的轴流叶轮,其特征在于,所述第二系数a、c、e和f由第一预设切面至所述叶顶处逐渐增大,所述第二系数b和d由第一预设切面至所述叶顶处逐渐减小,所述第一预设切面为所述预设处。
10.根据权利要求9所述的轴流叶轮,其特征在于,所述第二系数g由所述叶根处至第二预设切面处保持不变,所述第二系数g由所述第二预设切面处至所述叶顶处逐渐增大,所述第二预设切面至所述叶根的距离占所述叶根至所述叶顶距离的比例范围为0.7-0.8。