CN106050736B - 一种离心风机降噪叶片结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一种离心风机降噪叶片结构，包括叶片，其特征在于所述叶片的迎风面上间隔设有多个第一凹腔槽，所述叶片的尾翼上间隔设有多个第二凹腔槽，并且所述第二凹腔槽的横截面积大于所述第一凹腔槽的横截面积。优选所述第二凹腔槽的横截面为矩形。本发明在叶片的面部设置了第一凹腔槽，用于减小叶片表面的边界层分离；在叶片的尾翼上设置了第二凹腔槽，用于减小叶轮尾缘涡流周期性脱落；两者协同作用，凹腔槽内大部分横向流动受到沟槽边界的阻碍，无法形成大尺度的漩涡，这种阻滞作用增加了粘性底层的有效厚度，减少壁面上的速度梯度，从而大大降低了噪音的产生。优选方案中，气体流经矩形槽时会产生冲击损失，有效的减小叶片边界层内气体分离前的压力，噪音效果更优。

Description

一种离心风机降噪叶片结构
技术领域
本发明涉及到风机领域，具体指一种离心风机降噪叶片结构。
背景技术
空调挂机采用的是离心风机，实际运行时气体流经叶片表面，当附面层过大会造成边界层分离，进而产生涡流脉动噪声和尾缘涡流脱离噪声，不仅影响风机的气动性能，而且噪音大。
CN201410640489.9公开了一种《高速电力机车冷却系统用低噪轴流风机叶轮》，其通过在轴流风机叶片上开设通孔来降噪；通过整个叶轮表面设置成通孔虽然会使噪声降低，但会使气体在槽内产生涡流，使能量损失增加，严重影响到风量和风向。
CN201410592816.8公开了《一种叶片导流槽降噪的离心风机》，其是通过在离心风机叶片上设置导流槽来降噪；导流槽的降噪效果较小，并且其通过将涡流噪声导流在一起只能降低涡流噪声的区域，不能根本上降低涡流噪声。
CN201310732374.8公开了《一种降噪轴流风机》，其是通过在轴流风机叶片上开槽，边缘设锯齿来降噪；CN200620087739.1公开了一种《空调轴流风扇》，其是通过在轴流风扇叶片尾翼部设置凹槽，切削吸力面，使得叶片表面层流转换成紊流来降噪；其最多使气体降噪一次，降噪效果不明显。
CN201020162624.0公开了一种《低噪声轴流风机》，其是在轴流风机叶片上设置橡胶层，橡胶层上设有吸声孔来降噪；橡胶层的设置会使叶片表面摩擦阻力大幅度增大，同时增加了叶片厚度，降低了气动性能。
综上，现有技术中的降噪叶片结构虽然有一定的降噪效果，但降噪效果不明显；且气流在凹槽内能量损失大，对气流的风量和方向产生不利作用，均不能在保证风机气动性能不变的条件下有效的降低噪声。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种能改善叶片表面因边界层分离所导致的噪声问题、从而有效降低噪音的离心风机降噪叶片结构。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该离心风机降噪叶片结构，包括叶片，其特征在于所述叶片的迎风面上间隔设有多个第一凹腔槽，所述叶片的尾翼上间隔设有多个第二凹腔槽，并且所述第二凹腔槽的横截面积大于所述第一凹腔槽的横截面积。
所述第二凹腔槽的横截面为矩形。
为能更有效地减小叶片边界层内气体分离前的压力，降低涡流的产生，所述第二凹腔槽的高度b可以为5～10mm，所述第二凹腔槽的高度b与宽度a之比为1～3:1，所述第二凹腔槽的深度h2为2～5mm。
所述第二凹腔槽靠近所述叶片的下边缘，并且所述第二凹腔槽与所述叶片的出口侧边之间的最小距离为5～30mm。
相邻所述第二凹腔槽之间的径向距离为2～8mm。
上述各方案中第二凹腔槽的尺寸设计对整体的风量和出口速度以及方向几乎不产生影响。
所述第二凹腔槽可以有3～7个，呈一排平行设置。
所述叶片沿其长度方向上具有面部和尾部，所述尾部的宽度大于所述面部的宽度，所述第二凹腔槽设置在所述尾部上。
所述尾部的上、下边缘均外凸于所述面部的上、下边缘。
上述各方案中，所述第一凹腔槽可以根据需要为任意形状，较好的，所述第一凹腔槽的横截面为圆形。
所述第一凹腔槽的直径D1为4～10mm、深度h1为2～5mm，相邻第一凹腔槽的圆心距离d2为1.5D1～3D1；
所述第一凹腔槽的圆心距离所述叶片上边缘的最小距离h3为10～30mm，距离所述叶片下边缘的最小距离h4为10～30mm，距离所述叶片进口侧边的最小距离L1为10～30mm，距离所述叶片出口侧边的最小距离L2为10～30mm。
与现有技术相比，本发明所提供的离心风机降噪叶片结构，在叶片的面部设置了第一凹腔槽，用于减小叶片表面的边界层分离；在叶片的尾翼上设置了第二凹腔槽，用于减小叶轮尾缘涡流周期性脱落；两者协同作用，凹腔槽内大部分横向流动受到沟槽边界的阻碍，无法形成大尺度的漩涡，这种阻滞作用增加了粘性底层的有效厚度，减少壁面上的速度梯度，从而大大降低了噪音的产生。优选方案中，气体流经矩形槽时会产生冲击损失，能有效的减小叶片边界层内气体分离前的压力，从而降低了涡流的产生，降噪效果更优。本发明优选方案中，各凹腔槽的尺寸设计，能使气体在各凹腔槽内的能量损失降低到可以忽略的程度；并且开矩形槽加工工艺简单，加工成本低。
附图说明
图1为本发明实施例使用状态的立体示意图；
图2为本发明实施例中叶片正视方向的示意图；
图3为本发明实施例中叶片测试方向的示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至图3所示，该离心风机降噪叶片结构包括：
叶片1，为弧形板状结构，并且迎风面17的弧度大于背风面18的弧度，叶片的中部厚度最大。
叶片1沿其长度方向上具有面部11和尾部12，尾部12的宽度大于面部11的宽度，并且尾部12的上、下边缘均外凸于面部11的上、下边缘，尾部下边缘的长度稍大于尾部上边缘的长度；并且尾部12的下边缘的端角位置为弧形，弧形半径大于第二凹腔槽3的高度b。
第一凹腔槽2，有多个，间隔设置在叶片1的迎风面17上，第一凹腔槽2的横截面为圆形。
本实施例中，第一凹腔槽2的直径D1为7mm、深度h1为3.5mm，相邻第一凹腔槽的圆心之间的距离d2为15mm；
最上排第一凹腔槽2的圆心距离叶片1上边缘13的距离h3为20mm，最下排第一凹腔槽2距离叶片1下边缘14的距离h4为20mm，最内列第一凹腔槽的圆心距离叶片1进口侧边15的距离L1为20mm，最外列第一凹腔槽距离叶片出口侧边16的距离L2为30mm。
相邻第一凹腔槽2之间的间距相等。
第二凹腔槽3，间隔设有在叶片1的尾翼上，本实施例中第二凹腔槽3有四个，设置在尾部12上，靠近叶片尾部12的下边缘13，呈一排布置且相互平行；第二凹腔槽3的下边缘低于面部11的下边缘13，第二凹腔槽3的上边缘与最下排第一凹腔槽2的上边缘平齐；最外侧第二凹腔槽3距离叶片出口侧边16的距离为23mm。
本实施例中第二凹腔槽3的横截面为矩形，第二凹腔槽3的横截面积大于第一凹腔槽2的横截面积。第二凹腔槽3的高度b为8mm，第二凹腔槽3的宽度a为4mm，第二凹腔槽3的深度h2为4mm，相邻第二凹腔槽3之间的径向距离为5mm。
现有技术中，当流体流过光滑表面时，叶片表面会形成边界层。该边界层粘滞在壁面上，不随主流流动，并在边界层内产生流向涡，导致低速流体的聚集和底层流体的向上突射，容易引起近壁区湍流猝发。噪音大。当气体流经叶片尾缘并发生分离时，分离区和尾流区附近形成的低压区由于压力梯度过大从而导致很强的压差阻力，发生涡流脱离噪声，噪音进一步增大。
而本实施例中，在叶片表面进行微凹腔处理，对叶片表面摩擦阻力影响不大，在气体流经叶片表面时会使边界层降低，相当于降低了叶片厚度；且流体在第一凹腔槽内的横向流动受到沟槽边界的阻碍，无法形成大尺度的漩涡，这种阻滞作用相当于增加了粘性底层的有效厚度，减少壁面上的速度梯度，从而减小噪声，且有利于气动性能。
而当气体流经尾缘根部时，依次经过各矩形槽，尾翼上的矩形槽时会产生冲击损失，能较大的降低速度梯度，有效减小叶片边界层内气体分离前的压力，降低叶片根部涡流的产生，且涡流噪声主要发生在叶片根部，获得进一步的显著降噪效果。并且，矩形槽的尺寸设计对整体的风量和出口速度方向几乎没有影响。

Claims (8)

1.一种离心风机降噪叶片结构，包括叶片(1)，其特征在于所述叶片(1)的迎风面上间隔设有多个第一凹腔槽(2)，靠近所述叶片(1)的尾部的下边缘间隔设有多个第二凹腔槽(3)，并且所述第二凹腔槽(3)的横截面积大于所述第一凹腔槽(2)的横截面积，多个所述第二凹腔槽(3)呈一排平行设置，并使得气流能依次经过多个所述第二凹腔槽(3)，所述第一凹腔槽(2)能够减小叶片(1)表面的边界层分离，所述第二凹腔槽(3)能够减小叶片(1)尾部边缘涡流周期性脱落；
所述叶片(1)沿其长度方向上具有面部(11)和尾部(12)，所述尾部(12)的宽度大于所述面部(11)的宽度，所述第二凹腔槽(3)设置在所述尾部(12)上；
所述尾部(12)的上、下边缘均外凸于所述面部(11)的上、下边缘。
2.根据权利要求1所述的离心风机降噪叶片结构，其特征在于所述第二凹腔槽(3)的横截面为矩形。
3.根据权利要求2所述的离心风机降噪叶片结构，其特征在于所述第二凹腔槽(3)的高度b为5～10mm，所述第二凹腔槽(3)的高度b与宽度a之比为1～3:1，所述第二凹腔槽(3)的深度h2为2～5mm。
4.根据权利要求3所述的离心风机降噪叶片结构，其特征在于所述第二凹腔槽(3)与所述叶片(1)的出口侧边(15)之间的最小距离为5～30mm。
5.根据权利要求4所述的离心风机降噪叶片结构，其特征在于相邻所述第二凹腔槽(3)之间的径向距离为2～8mm。
6.根据权利要求1至3任一权利要求所述的离心风机降噪叶片结构，其特征在于所述第二凹腔槽(3)有3～7个。
7.根据权利要求6所述的离心风机降噪叶片结构，其特征在于所述第一凹腔槽(2)的横截面为圆形。
8.根据权利要求7所述的离心风机降噪叶片结构，其特征在于所述第一凹腔槽(2)的直径D1为4～10mm、深度h1为2～5mm，相邻第一凹腔槽(2)之间的圆心距离d2为1.5D1～3D1；
所述第一凹腔槽(2)的圆心距离所述叶片(1)上边缘的最小距离h3为10～30mm，距离所述叶片(1)下边缘的最小距离h4为10～30mm，距离所述叶片(1)进口侧边的最小距离L1为10～30mm，距离所述叶片(1)出口侧边的最小距离L2为10～30mm。
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