[发明专利]一种离心叶轮及其空心叶片

说明书

本发明公开了一种空心叶片，包括叶片本体，叶片本体中具有空腔，叶片本体的压力面和吸力面分别设有第一过流孔和第二过流孔、以使压力面外侧的气体能够穿过空腔流入吸力面的外侧。本发明所提供的空心叶片中具有空腔，空腔能够减缓经过第一过流孔和第二过流孔的气流的速度，使其以较低、较均匀的速度从吸力面流出，减小该气流对叶轮流道中的主气流造成影响。

技术领域

本发明涉及流体机械技术领域，特别涉及一种空心叶片。本发明还涉及一种包括上述空心叶片的离心叶轮。

背景技术

离心风机通过叶轮转动对气体做功，风机中的功率损失主要来自于分离损失、冲击损失、二次流损失和尾迹损失。其中分离损失的原理为，气体介质在叶轮流道内流动的过程中，由于叶轮流道的截面不断增大，气体流动速度慢慢下降，使得叶片表面的边界层厚度增加，而且对于叶片表面边界层内的流体，在摩擦阻力的作用下，气流流动的速度逐渐降低，并且边界层外的流体本身动能不断减小，不可能向边界层内的流体传递动能，使之克服摩擦阻力。另外，气体流速下降的同时，气体沿着流动方向上压力不断上升，使叶片尾缘附近边界层内的流体速度降为零，并在逆压梯度作用下反转流向，产生倒流，倒流被主流带走，使它离开叶片表面，形成旋涡，即涡流脱离。涡流脱离、湍流或者类似情况的流体运动使气体介质偏离了最有利的流动方向，会降低效率，损害声学性能并导致风机的特性曲线的不稳定，降低风机效率。

现有技术中，设计人员对叶片施加穿孔结构的设计，气流从压力面进入，通过气流孔从吸力面流出，由于压力面与吸力面压差较大，气流从吸力面流出时具有较高的流速，严重干扰吸力面附近主流的速度，尽管有对吸力面低速流体提供动能的作用，但是若控制不当，反而容易恶化吸力面附近的流动状况。

因此，如何避免气流孔流出的气流对主气流造成干扰是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种空心叶片，其叶片本体中具有空腔，能够对流向吸力面的气流形成缓冲，避免气流孔流出的气流对主气流造成干扰。本发明的另一目的是提供一种包括上述空心叶片的离心叶轮。

为实现上述目的，本发明提供一种空心叶片，包括叶片本体，所述叶片本体中具有空腔，所述叶片本体的压力面和吸力面分别设有第一过流孔和第二过流孔、以使所述压力面外侧的气体能够穿过所述空腔流入所述吸力面的外侧。

优选地，所述叶片本体包括第一叶板和第二叶板，所述第一叶板和所述第二叶板分别构成所述压力面和所述吸力面。

优选地，所述第一过流孔与所述叶片本体尾缘间的距离小于或等于所述压力面长度的1/3，所述第二过流孔位于所述吸力面的后部。

优选地，所述第一过流孔的总面积小于或等于所述第二过流孔的总面积。

优选地，所述第二过流孔的数量大于所述第一过流孔的数量，所述第二过流孔的直径小于所述第一过流孔的直径。

优选地，所述第二过流孔出口轴线与所述吸力面朝向尾缘的切线间呈锐角。

本发明还提供了一种离心叶轮，包括上述任意一种所述的空心叶片。

本发明所提供的空心叶片包括叶片本体，叶片本体中具有沿轴向贯穿的腔体，叶片本体的压力面设有第一过流孔，第一过流孔将叶片本体上方的空间与腔体连通，叶片本体的吸力面设有第二过流孔，第二过流孔将吸力面下方的空间与腔体连通，使压力面的部分气体穿过空腔流向吸力面，改变吸力面边界层内的气流速度分布，使边界层内的流体能够获得动能，从而克服摩擦阻力，避免倒流的产生，进而抑制了涡流脱离。

空腔能够减缓经过第一过流孔和第二过流孔的气流的速度，使其以较低、较均匀的速度从吸力面流出，减小该气流对叶轮流道中的主气流造成影响。同时，减小了流道中的低速区域的范围，降低了叶轮出口环面上的速度梯度，从而减弱离心叶轮出口处的尾迹结构，使沿着叶片的压力增加更加有规律，进而提高了叶轮的效率。