CN105065302A - 一种高效前掠型地铁隧道轴流风机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效前掠型地铁隧道轴流风机，包括一个风筒和置于风筒内的电机和叶轮，所述叶轮包括一个轮毂和沿轮毂圆周面均匀分布的若干个叶片，所述叶片的前缘尾端上具有一个前掠尖，所述叶片的叶尖与叶根之间具有一个扭转的迎角a，a＝5－15度，所述叶片的尾缘厚度为前缘厚度的1/5－1/2，所述叶片的叶根底端具有一个端弯，所述端弯的弧度与轮毂的圆周面相匹配；所述轮毂的迎风端具有一个呈半球状的帽锥。通过对叶片形状的优化设计及对帽锥形状的改良，具体的说是在叶片的叶尖处加设前掠尖、叶尖与叶根进行扭转，叶根处设置端弯以及半球状的帽锥，使风机的整体效率大大提高，具有良好的经济效益与社会效益。

Description

一种高效前掠型地铁隧道轴流风机

技术领域

本发明涉及一种轴流风机，特别是涉及一种用于地铁、隧道通风用的高效前掠型地铁隧道轴流风机。

背景技术

随着城市建设的推进，许多大中型城市都推出地铁项目，同时，在日益发展的高等级公路、高速铁路的建设中，都会出现大量的地下隧道，而地铁隧道通风机是地下隧道必不可少的组成部分，负责对庞大的地下空间进行通风换气。DTF型地铁隧道轴流风机是最常见的地铁隧道通风机，与普通轴流式通风机相类似，其通常由风筒、叶轮和电机三大件构成，叶轮通常由铝合金浇铸的轮毂和若干个在轮款圆周边均匀分布的叶片构成。通过三维CAD设计的叶轮已经具有较高的效率，但对于数量巨大的地铁隧道通风机，每提高一个百分点的效率都会带来巨大的经济、社会效益，为此，很有必要设计一种具有更高效率的地铁隧道轴流风机。

发明内容

为克服现有的地铁隧道轴流风机效率还不够高的缺陷，本发明旨在通过叶型设计、轮毂优化等方面着手，来提供一种具有极高效率的地铁隧道轴流风机。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种高效前掠型地铁隧道轴流风机，包括一个风筒和置于风筒内的电机和叶轮，所述叶轮包括一个轮毂和沿轮毂圆周面均匀分布的若干个叶片，所述叶片的前缘尾端上具有一个前掠尖，所述叶片的叶尖与叶根之间具有一个扭转的迎角a，a＝5－15度，所述叶片的尾缘厚度为前缘厚度的1/5－1/2，所述叶片的叶根底端具有一个端弯，所述端弯的弧度与轮毂的圆周面相匹配；所述轮毂的迎风端具有一个呈半球状的帽锥。

采用了本发明的高效前掠型地铁隧道轴流风机，通过对叶片形状的优化设计及对帽锥形状的改良，具体的说是在叶片的叶尖处加设前掠尖、叶尖与叶根进行扭转，叶根处设置端弯以及半球状的帽锥，使风机的整体效率大大提高，具有良好的经济效益与社会效益。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的叶片结构示意图；

图3是本发明的叶片俯视结构示意图；

图4是本发明的叶片截面结构示意图。

图中：1－风筒，2－电机，3－叶轮，4－轮毂，5－叶片，6－前掠尖，8－端弯，9－帽锥，11－叶尖，12－叶根，13－尾缘，14－前缘。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了一种高效前掠型地铁隧道轴流风机，包括一个风筒1和置于风筒1内的电机2和叶轮3，所述叶轮3包括一个轮毂4和沿轮毂4圆周面均匀分布的若干个叶片5，通常叶片5与轮毂4均采用铝合金压铸方式制作，以方便制作出具有良好气动性能的形状。

如图2所示，本发明的高效前掠型地铁隧道轴流风机的创新点主要在于所述叶片5的前缘14尾端上具有一个前掠尖6，前掠尖6的设置，使得叶片5在转动时会降低做功能力，并伴随着明显的裕度提升。同时，叶尖11前掠能够有效地抑制叶尖11处的泄露流动，从而改善叶尖11部的流动状态，提高整体效率，并且有效的降低噪声。

如图3所示，本发明的高效前掠型地铁隧道轴流风机的创新点还在于所述叶片5的叶尖11与叶根12之间具有一个扭转的迎角a，a＝5－15度，通过迎角a的设置，可以减小叶尖11局部设计迎角，实现尖部减功。虽然会牺牲尖部局部做功能力，但也会降低吸、压力面的压差，有效降低叶尖11间隙的泄漏流动，并降低气动损失。计算结果表明，本设计中采用的尖部减功设计可以在保证压升需求的前提下提升效率。迎角a大小的选择应根据风机的实际运行环境，通过计算机模拟设计。

如图4所示，本发明的高效前掠型地铁隧道轴流风机的创新点还在于所述叶片5的尾缘13厚度为前缘14厚度的1/5－1/2，研究表明，叶片尾缘13楔形角对叶片性能有着巨大的影响。本发明中特别针对叶片尾缘13进行优化，通过有意识的减小楔形角以减小尾缘13，降低叶型损失，经实测，尾缘13减厚后的风机效率能提高3%以上。

如图2所示，本发明的高效前掠型地铁隧道轴流风机的又一个创新点在于所述叶片5的叶根12底端具有一个端弯8，所述端弯8的弧度与轮毂4的圆周面相匹配；通过端弯8的设置，可以降低叶根12部的进口迎角，更好的适应近端壁区域边界层作用下来流速度降低的流动条件。虽然端弯8会牺牲叶根12部局部做功能力，但也会降低吸、压力面的压差，并会减弱这一区域自压力面向吸力面的迁移，抑制二次流动，减弱三维分离。计算结果表明，本发明中采用的叶根12部端弯8设计可以在保证压升需求的前提下提升效率3%左右。

如图1所示，本发明的高效前掠型地铁隧道轴流风机的又一个创新点在于所述轮毂4的迎风端具有一个呈半球状的帽锥9。风机进风口帽锥9的有无及帽锥9形状都会对进口流场，特别是根部流场产生重大影响。此次设计将原有的半椭球（短轴与旋转轴重合）帽锥9更改为半球形帽锥9。若帽锥9处曲率变化过快，有可能导致附近流体过度加速，进入平直段时马赫数明显高于设计值，由此引发根部截面相对马赫数增加，迎角偏离设计值，造成效率下降。

Claims (1)

1.一种高效前掠型地铁隧道轴流风机，包括一个风筒（1）和置于风筒（1）内的电机（2）和叶轮（3），所述叶轮（3）包括一个轮毂（4）和沿轮毂（4）圆周面均匀分布的若干个叶片（5），其特征在于所述叶片（5）的前缘（14）尾端上具有一个前掠尖（6），所述叶片（5）的叶尖（11）与叶根（12）之间具有一个扭转的迎角a，a＝5－15度，所述叶片（5）的尾缘（13）厚度为前缘（14）厚度的1/5－1/2，所述叶片（5）的叶根（12）底端具有一个端弯（8），所述端弯（8）的弧度与轮毂（4）的圆周面相匹配；所述轮毂（4）的迎风端具有一个呈半球状的帽锥（9）。