[发明专利]一种仿生的轴流风扇叶及其改型方法

说明书

本发明属于风机叶片技术领域，公开了一种仿生的轴流风扇叶及其改型方法，该轴流风扇叶用于绕扇叶旋转轴旋转，该轴流风扇叶的叶轮尾缘在垂直于所述扇叶旋转轴的平面上的投影曲线为仿生型线，包括向内切割叶片形成的内凹夹角形结构，被切割的夹角为145度至175度。本发明通过对轴流风扇叶的尾缘结构进行仿生结构改型，借鉴结合自然界中鱼类的尾鳍的V型内凹夹角形结构、及进一步可选的鸟类翅膀的锯齿结构对尾缘型线进行改型，并可进一步对尾缘型线的细节结构进行优选控制，与原始叶轮相比，得到的仿生轴流风扇叶的载荷分布改善，叶顶泄漏流动和尾迹减弱，功率和噪声降低，尤其适用于低压风机领域。

技术领域

本发明属于风机叶片技术领域，更具体地，涉及一种仿生的轴流风扇叶及其改型方法，通过对轴流风扇叶的仿生设计改型，借鉴结合自然界中鱼类的尾鳍结构和鸟类翅膀的锯齿结构改型得到的仿生轴流风扇叶的载荷分布改善，叶顶泄漏流动和尾迹减弱，功率和噪声降低，尤其适用于低压风机领域，特别是空调室外机中的轴流风扇叶。

背景技术

轴流风扇叶具有流量大、压力低、噪声小、安装方便等优点，广泛运用于工厂、家庭、办公楼和公共场所等的通风、换气、冷却。随着人们节能环保意识的增强以及对生活品质的要求调高，对工作生活中广泛运用的轴流风扇叶的节能降噪设计改型也势在必行。

轴流风扇叶的气动损失及噪声源主要有叶顶泄漏流动及尾迹，以往的学者研究专注于在轴流风扇叶的尾缘直接添加锯齿结构，达到减弱尾迹，降低噪声的效果，但无法同时减弱叶顶泄漏流动和降低叶轮功率。因此开发一种可以同时降低轴流风扇叶叶顶泄漏流动和尾迹的尾缘改型方法符合国家节能减排降噪的政策，具有重要意义和实际价值。

发明内容

为改善现有轴流风扇叶功耗大、效率低、噪声高等问题，本发明的目的在于提供一种仿生的轴流风扇叶及其改型方法，其中通过对轴流风扇叶的尾缘结构进行仿生结构改型，借鉴结合自然界中鱼类的尾鳍的V型内凹夹角形结构、及进一步可选的鸟类翅膀的锯齿结构对尾缘型线进行改型，并可进一步对尾缘型线的细节结构进行优选控制(如，各控制点的位置选取，如径向位置和控制点间的夹角，锯齿结构的位置及形状选取等)，与原始叶轮相比，得到的仿生轴流风扇叶的载荷分布改善，叶顶泄漏流动和尾迹减弱，功率和噪声降低，尤其适用于低压(全压＝1000Pa)风机领域。本发明具有执行简单，节能降噪效果明显，产业运用前景好等特点，适合于在低压风机领域推广，特别是空调室外机中的轴流风扇叶。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种仿生改型的轴流风扇叶，其特征在于，该轴流风扇叶用于绕扇叶旋转轴旋转，该轴流风扇叶的叶轮尾缘在垂直于所述扇叶旋转轴的平面上的投影曲线为仿生型线，包括向内切割叶片形成的内凹夹角形结构，被切割的夹角为145度至175度。

作为本发明的进一步优选，所述仿生型线上具有3个控制点，自风扇叶外径向扇叶旋转轴方向，记这3个控制点分别为第一控制点(1)、第二控制点(4)和第三控制点(3)，所述仿生型线在所述第一控制点(1)与所述第二控制点(4)之间的部分对应为所述内凹夹角形结构夹角的一个边；在所述第二控制点(4)和所述第三控制点(3)之间的部分对应为所述内凹夹角形结构夹角的另一个边。

作为本发明的进一步优选，所述仿生型线具有直线段(7)和锯齿段(8)；其中，所述直线段(7)和所述锯齿段(8)通过向内切割叶片形成，所述直线段(7)靠近所述扇叶旋转轴，所述锯齿段(8)远离所述扇叶旋转轴，并且，所述直线段(7)所在直线与所述锯齿段(8)齿尖所在直线两者之间的夹角为145度至175度，该夹角即对应所述内凹夹角形结构。

作为本发明的进一步优选，所述仿生型线上具有3个控制点，自风扇叶外径向扇叶旋转轴方向，记这3个控制点分别为第一控制点(1)、第二控制点(4)和第三控制点(3)，所述仿生型线在所述第一控制点(1)与所述第二控制点(4)之间的部分为所述锯齿段(8)，具有锯齿结构(9)；在所述第二控制点(4)和所述第三控制点(3)之间的部分为所述直线段(7)，通过直线段连接所述第二控制点(4)和所述第三控制点(3)。