[发明专利]一种轴流风叶结构、轴流风机及其制备方法

说明书

本发明公开了一种轴流风叶结构、轴流风机及其制备方法，通过在轴流风机外缘设置凹陷结构，使叶片与导风圈相互作用较强的区域叶顶间隙增大，相互作用较弱的区域叶顶间隙减小，在维持风叶面积、风量不变的情况下改善内部流场，使气流在流经叶片吸力面后在叶片外缘中部的流动状态改善，有效控制该区域的叶顶泄露涡，降低叶顶附近的湍动能强度；同时使叶片外缘尾部气流脱落远离叶片吸力面，改善叶片表面局部压力脉动，通过控制叶顶间隙处的叶顶泄露涡及尾缘处脱落涡方向，降低内部流场湍动能强度，减弱叶片、导风圈表面压力脉动，有效改善风机噪声。

技术领域

本发明涉及风机技术领域，具体为一种轴流风叶结构、轴流风机及其制备方法。

背景技术

轴流风机作为一种传统流体机械，在厂区换气、矿井通风、家用电器等多方面具有广泛应用。随着当前社会的环保要求及人们的生活品质不断提升，轴流风机噪声问题受到了越来越多设计研发者的关注。

空调设备噪声主要由震动噪声、气动噪声、电磁噪声等组成，其中外机用轴流风机的气动噪声占有较大比重。轴流风机气动噪声主要是由流体作用于旋转叶片及静止部件如导风圈等结构引起的。在叶顶区域，由于叶片外缘与导风圈的相互作用，使气流周期性冲击导风圈，引起风机旋转噪声。同时，由于叶片压力面与吸力面之间存在压力差，气流在叶片外缘处自压力面卷向吸力面形成叶顶泄露涡，使得该区域涡流噪声较大。此外，风叶攻角设计、轮毂设计等也会对轴流风机噪声有一定影响。

通过降低风机转速控制风机旋转噪声是常用的噪声控制方式，但该方法对风机风量性能有影响；在空调内部添加隔音棉一定程度能够改善噪声性能，但会造成产品成本提升；调整风叶外缘与导风圈的叶顶间隙能够有效控制叶顶泄露涡，但会影响风机整体性能，且该方法对加工精度要求较高。因此，需要对轴流风叶进行进一步改进，从而改善轴流风机叶顶处流动状态，抑制风机内部涡流发展，降低风机噪声，需要提供一种新的风叶结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轴流风叶结构、轴流风机及其制备方法，以克服现有技术的不足，本申请能够控制叶顶处风叶与导风圈相互作用，抑制叶顶泄露涡的发展，改善风机气动性能，降低风机噪声。

一种轴流风叶结构，包括叶片本体，叶片本体的外缘曲线为特征曲线S0，特征曲线S0为内凹曲线，叶片本体的外缘曲线两端分别为轴流风叶外缘前缘点A和轴流风叶外缘尾缘点B，特征曲线S0的两端分别与轴流风叶外缘前缘点A和轴流风叶外缘尾缘点B重合，轴流风叶外缘前缘点A为叶片前缘线与圆R＝R2交点，尾缘点B为叶片尾缘线与圆R＝R2交点，圆R＝R2为外缘均匀无凹陷的轴流风机叶片半径。

进一步的，特征曲线S0为仿蝶翼外沿型线。

进一步的，以轴流风叶外缘前缘点A和轴流风叶外缘尾缘点B连线为x向，垂直于连线为y向，特征曲线S0方程为：

其中，k为非零实数。

进一步的，R2/R3＝0.96-0.98，R3为导风圈半径。

进一步的，轴流风叶外缘最大半径与最小半径差为t，t/R3的范围为0.01～0.05。

一种轴流风机，包括风叶轮毂、叶片本体和导风圈，叶片本体周向阵列固定于风叶轮毂外圈，导风圈套设于叶片本体外圈，风叶轮毂的轴线与叶片本体旋转轴、导风圈中心线重合，导风圈的端部与风机外壳连接。

进一步的，导风圈包括依次连接的圆弧段、竖直段和出口段，圆弧段为渐缩结构，竖直段的一端与圆弧段的最小圆弧半径端连接。

一种轴流风叶结构的制备方法，包括以下步骤：

S1，根据蝶蝶翼外沿轮廓数据，采用方程拟合建立仿蝶翼外沿型线；