[发明专利]一种叶片带翼型导流板和导叶有仿生尾缘的轴流风机

说明书

技术领域

本发明属于轴流风机技术领域，特别涉及一种带翼型导流板的叶片和导叶有仿生尾缘的轴流风机。

背景技术

轴流风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械。它广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气的推进等，在国民经济各行业均有非常重要的应用。据统计，风机用电约占全国发电量的10%，煤矿主要通机平均电耗约占矿井电耗的16%；金属矿山的风机用电量占采矿用电的30%；钢铁工业的风机用电量占其生产用电的20% ；煤炭工业的风机用电量占煤炭工业用电的17%。由此可见，风机节能在国民经济各部门中的地位和作用是举足轻重的。由于，轴流风机的比转速较高，这样它具有流量大、全压低的特点，在这些行业中都占有不可替代的地位。

因此设计优化出效率高、性能好、噪声低、节能的轴流式通风机是很重要的。但是轴流风机中流动非常复杂性，主要体现在：1）流动的三维性；2）流体的粘性；3）流动的非定常性。在传统的风机设计中很难考虑到上面三点，就算现代设计方法中用了CFD做辅助设计，但是无法完全控制上面三个因素对风机性能的影响，其中最关键的因素是流体的粘性，粘性不仅仅影响到叶片出口边为满足库塔-茹科夫斯基条件而形成的叶片尾迹旋涡。由于粘性，叶片表面以及环壁通道表面均会存在粘性边界层，它们之间以及与主流之间有强烈的相互作用，产生所谓的“二次流”现象。二次流动是轴流风机损失上升、效率下降的主要根源。同时，由于粘性的影响，使轴流风机中存在空气动力噪声，轴流风机的空气动力噪声主要由两部分组成：旋转噪声和涡流噪声。如果风机出口直接排入大气，还有排气噪声。

综上所述，要想设计优化出效率高、性能好、噪声低、节能的轴流式通风机，就是要控制和减小二次流动、控制和减小边界层厚度、防止涡脱落、或是控制涡的形成。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足无法通过设计和优化很好的控制轴流风机中的二次流和涡流噪声，提供一种叶片带翼型导流板和导叶有仿生尾缘的轴流风机，在叶片吸力面尾缘部分加翼型导流板，把导叶尾缘加工成鸟类翅膀展开的仿生结构，和把内筒出口加工成矩形锯齿结构，可以减小叶道中的二次流动；减小叶片表面边界层的厚度；减小叶顶泄漏损失和间隙噪声；减缓导叶出口处涡的脱落；降低出口噪声。通过对轴流风机不同位置的改进使该型轴流风机效率更高，噪声更低，更加节能环保。

本发明采用了如下的技术方案：一种带翼型导流板的叶片和导叶有仿生尾缘的轴流风机，包括网罩、叶轮、导叶叶轮、外筒、电机；所述网罩是有铁丝编织而成，固定在外筒上；其特征在于：所述叶轮包括轮毂和叶片，叶片上有导流板；所述叶片是通过等环量孤立翼型法设计的圆弧板型叶片，扭速随着变径的增大而减小，压强沿径向不变，叶片厚度2-4mm，叶片数量为5-9个，叶片叶顶间隙为叶片高度的1%-2%；所述导流板均匀分布在叶片上，相对于叶高的位置分别在25%、50%、75%和叶顶四个位置，导流板的形状为翼型，通过保持相对位置板型叶片的中弧线不变，然后叠加NACA四位数字翼型叶片厚度分布，翼型相对厚度为10%-15%，导流板厚度为2-4mm；所述导叶叶轮与外筒相连，导叶叶片为圆弧板型叶片，沿着径向没有扭转，导叶叶片尾缘有仿生鸟翅尾缘结构，导叶数量为7-17个，导叶叶轮与叶轮的轴向间隙的大小为5-10mm，导叶叶片的厚度为2-4mm；所述仿生鸟翅尾缘结构是有光滑的曲线设计而成，尾缘有8-15个锯齿，而且叶顶的锯齿尺寸大于叶根的尺寸，锯齿的尺寸沿着径向依次增大，叶根锯齿的高度为叶根叶片弦长的5%-10%，叶顶锯齿的高度为叶顶弦长的10%-15%；所述导叶叶轮内筒与叶轮轮毂直径一样，在内筒的出气端，有锯齿结构；所述锯齿结构均匀的分布在内筒整个圆周上，锯齿间隙宽度为3%-5%的内筒外径，矩形锯齿的长宽比为2-4，锯齿的数量在20-40个之间；所述电机为三相异步电机，电机固定在内筒的腹板上，叶轮通过轴套与电机轴相连。

本发明的有益效果：