CN106151105B - 一种轴流叶型 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴流叶型，该轴流叶型的表面包括吸力曲面、压力曲面、上曲面和下曲面，其中，上曲面和下曲面被两个圆柱体的侧面所覆盖，记上曲面和下曲面对应的圆柱体的半径分别为R2、R1，且R2>R1；以半径r从R1变为R2的一系列同轴圆柱体的侧面与该轴流叶型相交形成一系列相交面，再将一系列相交面沿平面展开得到一系列铺展截面；随着高度比比值的变化，叶片进口角的角度变化、叶片进口角的角度变化和弦长的长度变化均满足三次样条曲线关系。本发明通过对关键的形状参数(譬如叶片进口安装角、叶片出口安装角、弦长随叶片高度的具体变化形式等)进行改进，能够有效解决轴流叶片效率不高的问题。

Description

一种轴流叶型

技术领域

本发明属于风机叶轮技术领域，更具体地，涉及一种轴流叶型，该叶型属于风机组成部件，尤其适用于轴流风机。

背景技术

轴流风机被广泛应用于农业、工业、交通等个行业的通风换气场所，目前，大多数轴流风机存在效率低的问题，对能源浪费严重，不利于节能减排。

叶片是轴流风机的重要组成部件，一款高效的叶型本身对于轴流风机效率提升具有重要的意义，以此来开发一款高效的轴流叶型具有重要的应用价值。

轴流风机叶片设计参数多，且参数变化范围广，而不同类型的设计参数对叶片效率影响程度不一，合理的选取参数及参数取值范围对提升风机效率具有至关重要的作用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种轴流叶型，其中通过对其关键的形状参数(譬如叶片进口安装角、叶片出口安装角、弦长随叶片高度的具体变化形式等)进行改进，与现有技术相比能够有效解决轴流叶片效率不高的问题，并且该轴流叶型尤其可应用到单叶轮形式轴流风机中，使得轴流风机在较大范围流量下具有高效率(适用的流量可达1～4万立方米每小时)。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种轴流叶型，其特征在于，该轴流叶型用于传输气流，该轴流叶型的表面包括吸力曲面、压力曲面、上曲面和下曲面，其中，

所述上曲面和所述下曲面分别被两个圆柱体的侧面所覆盖，这两个圆柱体的中心对称轴线相互重合，记所述上曲面对应的所述圆柱体的半径为R2，所述下曲面对应的所述圆柱体的半径为R1，则R2>R1；建立空间直角坐标系，则这两个圆柱体的中心对称轴线为该空间直角坐标系的Z轴；

所述吸力曲面和所述压力曲面均与所述下曲面相交，其中，所述吸力曲面与所述下曲面相交形成的曲线相对于该轴流叶型为外凸曲线，所述压力曲面与所述下曲面相交形成的曲线相对于该轴流叶型为内凹曲线；所述Z轴的正方向由所述吸力曲面指向所述压力曲面；

所述吸力曲面还与所述压力曲面相交，在所述吸力曲面与所述压力曲面相交形成的两条曲线中，记先与所述气流接触的相交曲线为叶片进口点轨迹线，另外一条相交曲线则为叶片出口点轨迹线；

将所述下曲面沿平面展开得到下曲面铺展截面；记该下曲面铺展截面上，因所述下曲面与所述吸力曲面相交形成的对应曲线为下曲面第一曲线，因所述下曲面与所述压力曲面相交形成的对应曲线为下曲面第二曲线，因所述下曲面与所述叶片进口点轨迹线相交形成的对应点为下曲面进口点，因所述下曲面与与所述叶片出口点轨迹线相交形成的对应点为下曲面出口点；则根据所述下曲面第一曲线与所述下曲面第二曲线得到下曲面中弧线，所述下曲面进口点与所述下曲面出口点为该下曲面中弧线的两个端点；记位于该下曲面中弧线上、且与所述下曲面进口点之间的所述下曲面中弧线长度为整个所述下曲面中弧线长度的45％的点为下曲面积叠点，并且，记位于所述下曲面上、且与该下曲面积叠点对应的点为下曲面空间积叠点；记经过该下曲面空间积叠点、且与所述Z轴垂直的平面为所述空间直角坐标系的XOY平面，该XOY平面与所述Z轴的交点为所述空间直角坐标系的原点O；所述原点O与该下曲面空间积叠点所在的直线为所述空间直角坐标系的Y轴，该Y轴的正方向由所述原点O指向该下曲面空间积叠点；

以半径从R1变为R2的一系列同轴圆柱体的侧面与该轴流叶型相交形成一系列相交面，再将所述一系列相交面均沿平面展开得到一系列铺展截面，所述一系列同轴圆柱体的中心对称轴线均为Z轴；对于任意一个所述铺展截面，记与该铺展截面对应的同轴圆柱体的半径为r，R1≤r≤R2，并且，记该铺展截面上，因所述同轴圆柱体与所述吸力曲面相交形成的对应曲线为第一曲线，因所述同轴圆柱体与所述压力曲面相交形成的对应曲线为第二曲线，因所述同轴圆柱体与所述叶片进口点轨迹线相交形成的点为进口点，因所述同轴圆柱体与与所述叶片出口点轨迹线相交形成的点为出口点，此外，根据所述第一曲线与所述第二曲线得到中弧线，所述进口点与所述出口点为该中弧线的两个端点，并且，记所述进口点与所述出口点之间的直线距离为弦长，记所述进口点处的所述中弧线的切线与平行于所述空间直角坐标系的X轴正方向的夹角为叶片进口角，记所述出口点处的所述中弧线的切线与平行于所述空间直角坐标系的X轴正方向的夹角为叶片出口角；

则随着((r-R1)/(R2-R1))比值的变化，所述叶片进口角的角度变化满足三次样条曲线关系，所述叶片进口角的角度变化也满足三次样条曲线关系，所述弦长的长度变化也满足三次样条曲线关系。

作为本发明的进一步优选，当r＝R1时，对应的所述叶片进口角的角度为18.46°～48.46°；

当((r-R1)/(R2-R1))＝1/5时，对应的所述叶片进口角的角度为13.68°～33.68°；

当((r-R1)/(R2-R1))＝2/5时，对应的所述叶片进口角的角度为7.87°～27.87°；

当((r-R1)/(R2-R1))＝3/5时，对应的所述叶片进口角的角度为3.77°～23.77°；

当((r-R1)/(R2-R1))＝4/5时，对应的所述叶片进口角的角度为1.35°～21.35°；

当r＝R2时，对应的所述叶片进口角的角度为1.32°～21.32°。

作为本发明的进一步优选，当r＝R1时，对应的所述叶片出口角的角度为51.62°～71.62°；

当((r-R1)/(R2-R1))＝1/5时，对应的所述叶片出口角的角度为46.24°～66.24°；

当((r-R1)/(R2-R1))＝2/5时，对应的所述叶片出口角的角度为41.87°～61.87°；

当((r-R1)/(R2-R1))＝3/5时，对应的所述叶片出口角的角度为36.88°～56.88°；

当((r-R1)/(R2-R1))＝4/5时，对应的所述叶片出口角的角度为25.32°～45.32°；

当r＝R2时，对应的所述叶片出口角的角度为19.88°～39.88°。

作为本发明的进一步优选，当r＝R1时，对应的所述弦长的长度为96.5mm～144.7mm；

当((r-R1)/(R2-R1))＝1/5时，对应的所述弦长的长度为92.3mm～138.48mm；

当((r-R1)/(R2-R1))＝2/5时，对应的所述弦长的长度为87.6mm～131.6mm；

当((r-R1)/(R2-R1))＝3/5时，对应的所述弦长的长度为84.1mm～126.1mm；

当((r-R1)/(R2-R1))＝4/5时，对应的所述弦长的长度为80.1mm～120.2mm；

当r＝R2时，对应的所述弦长的长度为73.6mm～108.8mm。

作为本发明的进一步优选，对于任意一个所述铺展截面，所述中弧线均为圆弧线。

作为本发明的进一步优选，对于任意一个所述铺展截面，记位于所述中弧线上、且与所述进口点之间的所述中弧线长度为整个所述中弧线长度的45％的点为积叠点，并且，记位于所述轴流叶型上、且与该积叠点对应的点为空间积叠点；

则随着r的变化，所述空间积叠点按直线分布。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，由于对叶片进口角、叶片出口角和弦长进行控制以调整该轴流叶型的形状参数，而叶片进口角、叶片出口角和弦长对对叶片效率具有重要影响，使得该轴流叶型效率高，能够有效解决现有轴流通风机的叶轮效率低的问题。

本发明中的轴流叶型，对应不同叶片高度比位置处的叶片进口角、叶片出口角、叶片弦长均按照由6个控制点形成的三次样条曲线变化(这6个控制点分别对应6个不同的叶片高度比，即，6个同轴圆柱体)，通过合理的配置叶片进口角、叶片出口角、叶片弦长在叶片高度上的变化形式，得到一款在较大流量范围内都具有高效率的叶型。放大或缩小此叶型(如，将叶片弦长等比例放大或缩小等)，并将其应用到单叶轮形式轴流风机中，可以使得轴流风机在较大范围流量下具有高效率(适用的流量可达1～4万立方米每小时)。

综上，本发明通过对叶片效率影响程度较大的三类参数(即叶片进口角、叶片出口角、叶片弦长)进行改进，使得采用本发明叶型的轴流风机适用的工况范围广、且效率高。

附图说明

图1是本发明中轴流叶型的三视图；

图2是本发明中轴流叶型的三维造型示意图；

图3是本发明中叶型的三维曲面离散二维曲线过程示意图；

图4是叶型各种参数的示意图；

图5是本发明叶片进口角沿叶片高度百分比变化曲线图；

图6是本发明叶片出口角沿叶片高度百分比变化曲线图；

图7是本发明叶片弦长沿叶片高度百分比变化曲线图；

图8是本发明应用在轴流风机叶轮装置中示意图；

图9是本发明应用在轴流风机内运行工况下示意图；

图10是本发明实例1应用在轴流风机内实验特性曲线；

图11是本发明实例5应用在轴流风机内实验特性曲线；

图12是本发明实例6应用在轴流风机内实验特性曲线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明中的轴流叶型，用于传输气流，其表面包括吸力曲面、压力曲面、上曲面和下曲面，其中，

上曲面和下曲面分别被两个圆柱体的侧面所覆盖(即，上曲面和下曲面分别属于这两个圆柱体的侧面的一部分)，这两个圆柱体的中心对称轴线相互重合，记上曲面对应的圆柱体的半径为R2，下曲面对应的圆柱体的半径为R1，则R2>R1；建立笛卡尔空间直角坐标系，这两个圆柱体的中心对称轴线则为该空间直角坐标系的Z轴；

吸力曲面和压力曲面均与下曲面相交，其中，吸力曲面与下曲面相交形成的曲线相对于该轴流叶型为外凸曲线，压力曲面与下曲面相交形成的曲线相对于该轴流叶型为内凹曲线；Z轴的正方向则由吸力曲面指向压力曲面；

吸力曲面还与压力曲面相交，在吸力曲面与压力曲面相交形成的两条曲线中，记先与气流接触的相交曲线为叶片进口点轨迹线(即，叶片前缘线)，另外一条后与气流接触的相交曲线则为叶片出口点轨迹线(即，叶片尾缘线)；

将下曲面沿平面展开得到下曲面铺展截面(即，将下曲面沿上述与其对应的圆柱体的周向展开在一个平面内，从而得到下曲面铺展截面)；记在该下曲面铺展截面上，因下曲面与吸力曲面相交形成的对应曲线为下曲面第一曲线，因下曲面与压力曲面相交形成的对应曲线为下曲面第二曲线，因下曲面与叶片进口点轨迹线相交形成的对应点为下曲面进口点，因下曲面与与叶片出口点轨迹线相交形成的对应点为下曲面出口点；则根据下曲面第一曲线与下曲面第二曲线可得到下曲面中弧线，下曲面进口点与下曲面出口点分别为该下曲面中弧线的两个端点；记位于该下曲面中弧线上、且与下曲面进口点之间的下曲面中弧线长度为整个下曲面中弧线长度的45％的点为下曲面积叠点，并且，记位于下曲面上、且与该下曲面积叠点对应的点为下曲面空间积叠点；记经过该下曲面空间积叠点、且与Z轴垂直的平面为空间直角坐标系的XOY平面，该XOY平面与Z轴的交点为空间直角坐标系的原点O；原点O与该下曲面空间积叠点所在的直线为空间直角坐标系的Y轴，该Y轴的正方向由原点O指向该下曲面空间积叠点；

以半径从R1变为R2的一系列同轴圆柱体的侧面与该轴流叶型相交形成一系列相交面，再将一系列相交面均沿平面展开得到一系列铺展截面(即，对于任一相交面，将该相交面沿与该相交面对应的同轴圆柱体的周向展开在一个平面内，从而得到铺展截面)，一系列同轴圆柱体的中心对称轴线均为Z轴；对于任意一个铺展截面，记与该铺展截面对应的同轴圆柱体的半径为r，R1≤r≤R2，并且，记该铺展截面上，因同轴圆柱体与吸力曲面相交形成的对应曲线为第一曲线，因同轴圆柱体与压力曲面相交形成的对应曲线为第二曲线，因同轴圆柱体与叶片进口点轨迹线相交形成的点为进口点，因同轴圆柱体与与叶片出口点轨迹线相交形成的点为出口点，此外，根据第一曲线与第二曲线可得到中弧线，进口点与出口点分别为该中弧线的两个端点，并且，记进口点与出口点之间的直线距离为弦长，记进口点处的中弧线的切线与平行于空间直角坐标系的X轴正方向的夹角为叶片进口角，记出口点处的中弧线的切线与平行于空间直角坐标系的X轴正方向的夹角为叶片出口角；

则随着((r-R1)/(R2-R1))比值的变化，叶片进口角的角度变化满足三次样条曲线关系，叶片进口角的角度变化也满足三次样条曲线关系，弦长的长度变化也满足三次样条曲线关系。

本发明中的轴流叶型为一款高效轴流叶型，可以解决现有轴流风机效率低的问题。本发明中的轴流叶型其表面形状可以是复杂的三维扭曲曲面，只要该叶型的叶片进口角、叶片进口角或/和弦长随高度比例(高度比例即((r-R1)/(R2-R1))比值)的变化满足要求即可。

本发明是采用一系列以Z轴为中心轴线的同轴圆柱面(同轴圆柱面的半径记为r)与叶片相交，获取相交线，再将相交线沿其所在圆柱面周向展开，得到相交线在平行于XOZ平面上的铺展图形；从而将叶片的三维表面形状曲面用一系列封闭的二维曲线来描述。当然，对于高度固定的叶片(叶片高度H＝R2-R1)，二维曲线越密(即，同轴圆柱面越多)，则构建出的叶片表面形状越精确。本发明中一系列以Z轴为中心轴线的同轴圆柱面，优选为6个同轴圆柱面(这6个同轴圆柱面的半径分别为R1、[R1+(R2-R1)/5]、[R1+2*(R2-R1)/5]、[R1+3*(R2-R1)/5]、[R1+4*(R2-R1)/5]、R2，对应的高度比例分别为0％、20％、40％、60％、80％和100％)。

尽管不同叶片高度的二维曲线的具体形状不同，但可用相同类型的参数进行描述，所用描述参数的具体数值随叶片高度不同而变化，任意描述参数随叶片高度变化规律不同，都会使三维叶片表面具有不同的形状，并对叶型性能造成不同的影响。本发明通过对参数类型、以及具体的参数随叶片高度的变化进行改进，使得叶型具有良好的性能。

本发明通过合理配置叶片进口安装角、叶片出口安装角、和弦长随叶高变化形式，可以获取具有高效率的叶型。

本发明叶片进口安装角(即，叶片进口角)沿叶片高度百分比变化曲线为三次样条曲线，曲线有6个控制点(对应6个同轴圆柱面)，从叶片根部(即下曲面)到叶片顶部(即上曲面)，6个控制点(1-6)参数依次为：

控制点(1)位于叶片高度0％处，角度变化范围为18.46°～48.46°；

控制点(2)位于叶片高度20％处，角度变化范围为13.68°～33.68°；

控制点(3)位于叶片高度40％处，角度变化范围为7.87°～27.87°；

控制点(4)位于叶片高度60％处，角度变化范围为3.77°～23.77°；

控制点(5)位于叶片高度80％处，角度变化范围为1.35°～21.35°；

控制点(6)位于叶片高度100％处，角度变化范围为1.32°～21.32°。

本发明叶片出口安装角(即，叶片出口角)沿叶片高度百分比变化曲线为三次样条曲线，曲线有6个控制点，从叶片根部到叶片顶部，6个控制点(1-6)参数依次为：

控制点(1)位于叶片高度0％处，角度变化范围为51.62°～71.62°；

控制点(2)位于叶片高度20％处，角度变化范围为46.24°～66.24°；

控制点(3)位于叶片高度40％处，角度变化范围为41.87°～61.87°；

控制点(4)位于叶片高度60％处，角度变化范围为36.88°～56.88°；

控制点(5)位于叶片高度80％处，角度变化范围为25.32°～45.32°；

控制点(6)位于叶片高度100％处，角度变化范围为19.88°～39.88°。

本发明叶片弦长沿叶片高度百分比变化曲线为三次样条曲线，曲线有6个控制点，从叶片根部到叶片顶部，6个控制点(1-6)参数依次为:

控制点(1)位于叶片高度0％处，弦长变化范围为96.5mm～144.7mm；

控制点(2)位于叶片高度20％处，弦长变化范围为92.3mm～138.48mm；

控制点(3)位于叶片高度40％处，弦长变化范围为87.6mm～131.6mm；

控制点(4)位于叶片高度60％处，弦长变化范围为84.1mm～126.1mm；

控制点(5)位于叶片高度80％处，弦长变化范围为80.1mm～120.2mm；

控制点(6)位于叶片高度100％处，弦长变化范围为73.6mm～108.8mm。

本发明的叶型应用在轴流风机中，可使风机在较大工况范围内都具有高效率，可广泛应用于在民用、工业、农用和交通等各行业的通风换气场所使用的风机中。

图1所示为本发明中轴流叶型的主视图、侧视图和俯视图(依次从左至右对应图1)。图2所示为发明中轴流叶型的三维造型示意图。

图3所示为用一系列同轴圆柱面与该轴流叶型的表面轮廓相交，获取圆柱面和叶型表面轮廓的相交线，将该相交线随所在圆柱面周向展开，即得到相交线在平行于XOZ平面上的轨迹线，由此得到可以用于描述该叶型表面三维曲面的一系列二维曲线。反之，通过定义不同叶片高度的二维曲线形状(其中，不同高度对应不同半径的同轴圆柱面，记同轴圆柱面的半径为r，则高度H＝r-R1，高度百分比即为(100*(r-R1)/(R2-R1))％)，拟合二维曲线得到叶型表面轮廓。

图4所示为本发明轴流叶型各种参数的示意图，该图4针对的是上述平行于XOZ平面上的轨迹线。尽管不同高度(对应不同半径的圆柱面)的二维曲线形状具体不同，但这些二维曲线均可以用相同类型的参数来描述。图4中的虚线是中弧线，中弧线为圆弧线，在中弧线上叠加翼型得到表面曲线形状，连接中弧线起点和终点得到直线的长度称为弦长，中弧线起点切线方向和X向形成的夹角为叶片进口角度，中弧线终点切线方向和X向形成的夹角为叶片出口角度，在中弧线上靠近起点(即进口点)45％中弧线长度位置处的点视为积叠中心。将不同叶片高度的积叠中心连成一条线，这条线称为积叠线，积叠线的形状决定了不同叶片高度处的二维曲线的相对位置，本发明中积叠线为一条垂直于XOZ平面的直线，当然，该积叠线也可以为曲线。

图5中给出了本发明叶型进口角度随叶片高度变化范围。在叶片高度0％、20％、40％、60％、80％、100％这六个高度位置上对叶型进口角度在图中标识的范围内取值，形成六个控制点，以此六个控制点形成三次样条曲线。本发明叶型不同高度二维曲线进口角度按此三次样条曲线规律变化。

图6中给出了本发明叶型出口角度随叶片高度变化范围。在叶片高度0％、20％、40％、60％、80％、100％这六个高度位置上对叶型出口角度在图中标识的范围内取值，形成六个控制点，以此六个控制点形成三次样条曲线。本发明叶型不同高度二维曲线出口角度按此三次样条曲线规律变化。

图7中给出了本发明叶型弦长随叶片高度变化范围。在叶片高度0％、20％、40％、60％、80％、100％这六个高度位置上对叶型弦长在图中标识的范围内取值，形成六个控制点，以此六个控制点形成三次样条曲线。本发明叶型不同高度二维曲线弦长按此三次样条曲线规律变化。

放大或缩小本发明中的轴流叶型，使其适应于所应用的轴流风机，如图8所示，若干本发明变换后的叶型1同轮毂2相连形成如图9所示的叶轮装置4，叶轮装置4通过电机轴5与电机6连接，电机6固定在电机支架7上，电机支架7连接在风机外筒3上。

本发明中的叶型是通过笛卡尔直角坐标系定位(坐标系的X轴、Y轴、Z轴满足右手关系，例如，X轴正方向水平向右、Y轴正方向垂直向上、Z轴正方向垂直纸面向外)，将空间曲线在平行于XOZ平面上铺展，空间曲线在XOY平面的投影为轴向投影(如图8所示)。

以下给出具体实施例。

实施例1

本实施例中的叶轮直径为900mm，轮毂比0.211，叶片数7叶。叶片进口角三次样条曲线依次经过6个控制点(1～6)，这6个控制点的位置坐标依次为(坐标形式为(叶片高度百分比，叶片进口角))：(0％，23.46°)、(20％，18.68°)、(40％，12.87°)、(60％，8.77°)、(80％，6.35°)、(100％，6.32°)；叶片出口角三次样条曲线依次经过6个控制点(1～6)，这6个控制点的位置坐标依次为(坐标形式为(叶片高度百分比，叶片出口角))依次为：(0％，56.62°)、(20％，51.24°)、(40％，46.87°)(60％，41.88°)、(80％，30.32°)、(100％，24.88°)；叶片弦长三次样条曲线的6个控制点(1-6)位置坐标(坐标形式为(叶片高度百分比，弦长))依次为：(0％，120.6mm)、(20％，115.4mm)、(40％，109.7mm)(60％，105.0mm)、(80％，100.1mm)、(100％，90.6mm)。

实施例2

本实施例中的叶轮直径为900mm，轮毂比0.211，叶片数7叶。叶片进口角三次样条曲线依次经过6个控制点(1～6)，这6个控制点的位置坐标依次为(坐标形式为(叶片高度百分比，叶片进口角))：(0％，28.46°)、(20％，23.68°)、(40％，17.87°)、(60％，13.77°)、(80％，11.35°)、(100％，11.32°)；叶片出口角三次样条曲线依次经过6个控制点(1～6)，这6个控制点的位置坐标依次为(坐标形式为(叶片高度百分比，叶片出口角))：(0％，61.62°)、(20％，56.24°)、(40％，51.87°)(60％，46.88°)、(80％，35.32°)、(100％，29.88°)；叶片弦长三次样条曲线的6个控制点(1-6)位置坐标(坐标形式为(叶片高度百分比，弦长))依次为：(0％，120.6mm)、(20％，115.4mm)、(40％，109.7mm)(60％，105.0mm)、(80％，100.1mm)、(100％，90.6mm)。

实施例3

本实施例中的叶轮直径为900mm，轮毂比0.211，叶片数7叶。叶片进口角三次样条曲线的6个控制点(1-6)位置坐标(坐标形式为(叶片高度百分比，叶片进口角))依次为：(0％，33.46°)、(20％，28.68°)、(40％，22.87°)、(60％，18.77°)、(80％，16.35°)、(100％，16.32°)；叶片出口角三次样条曲线的6个控制点(1-6)位置坐标(坐标形式为(叶片高度百分比，叶片进口角))依次为：(0％，66.62°)、(20％，61.24°)、(40％，56.87°)(60％，51.88°)、(80％，40.32°)、(100％，34.88°)；叶片弦长三次样条曲线的6个控制点(1-6)位置坐标(坐标形式为(叶片高度百分比，弦长))依次为：(0％，120.6mm)、(20％，115.4mm)、(40％，109.7mm)(60％，105.0mm)、(80％，100.1mm)、(100％，90.6mm)。

实施例4

本实施例中的叶轮直径为900mm，轮毂比0.211，叶片数7叶。叶片进口角三次样条曲线的6个控制点(1-6)位置坐标(坐标形式为(叶片高度百分比，叶片进口角))依次为：(0％，38.46°)、(20％，33.68°)、(40％，27.87°)、(60％，23.77°)、(80％，21.35°)、(100％，21.32°)；叶片出口角三次样条曲线的6个控制点(1-6)位置坐标(坐标形式为(叶片高度百分比，叶片进口角))依次为：(0％，71.62°)、(20％，66.24°)、(40％，61.87°)(60％，56.88°)、(80％，45.32°)、(100％，39.88°)；叶片弦长三次样条曲线的6个控制点(1-6)位置坐标(坐标形式为(叶片高度百分比，弦长))依次为：(0％，120.6mm)、(20％，115.4mm)、(40％，109.7mm)(60％，105.0mm)、(80％，100.1mm)、(100％，90.6mm)。

实施例5

本实施例中的叶轮直径为900mm，轮毂比0.233，叶片数9叶。叶片进口角三次样条曲线的6个控制点(1-6)位置坐标(坐标形式为(叶片高度百分比，叶片进口角))依次为：(0％，24.24°)、(20％，18.33°)、(40％，12.87°)、(60％，8.37°)、(80％，6.01°)、(100％，6.06°)；叶片出口角三次样条曲线的6个控制点(1-6)位置坐标(坐标形式为(叶片高度百分比，叶片进口角))依次为：(0％，56.37°)、(20％，52.36°)、(40％，47.15°)(60％，42.80°)、(80％，35.47°)、(100％，26.06°)；叶片弦长三次样条曲线的6个控制点(1-6)位置坐标(坐标形式为(叶片高度百分比，弦长))依次为：(0％，121.7mm)、(20％，116.9mm)、(40％，112.2mm)(60％，108.6mm)、(80％，105.0mm)、(100％，95.7mm)。

实施例6

本实施例中的叶轮直径为900mm，轮毂比0.233，叶片数9叶。叶片进口角三次样条曲线的6个控制点(1-6)位置坐标(坐标形式为(叶片高度百分比，叶片进口角))依次为：(0％，29.24°)、(20％，23.33°)、(40％，17.87°)、(60％，13.37°)、(80％，11.01°)、(100％，11.06°)；叶片出口角三次样条曲线的6个控制点(1-6)位置坐标(坐标形式为(叶片高度百分比，叶片进口角))依次为：(0％，61.37°)、(20％，57.36°)、(40％，52.15°)(60％，47.80°)、(80％，40.47°)、(100％，31.06°)；叶片弦长三次样条曲线的6个控制点(1-6)位置坐标(坐标形式为(叶片高度百分比，弦长))依次为：(0％，121.7mm)、(20％，116.9mm)、(40％，112.2mm)(60％，108.6mm)、(80％，105.0mm)、(100％，95.7mm)。

图10是使用实施例1中一款风机的实验性能曲线图。

图11是使用实施例5中一款风机的实验性能曲线图。

图12是使用实施例6中一款风机的实验性能曲线图。

图10、11可以看出，这两款风机远远超过国家标准GB/T 19761-2009《通风机能效限定值及能效等级》中规定的一级能效标准，且在较为宽广的流量范围内能保持高效率。

图12可以看出，风机的效率远远超过国家标准GB/T 19761-2009《通风机能效限定值及能效等级》中规定的二级能效标准，且在较为宽广的流量范围内能保持高效率。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种轴流叶片，其特征在于，该轴流叶片包括轴流叶型，所述轴流叶型用于传输气流，该轴流叶型的表面包括吸力曲面、压力曲面、上曲面和下曲面，其中，

所述上曲面和所述下曲面分别被两个圆柱体的侧面所覆盖，这两个圆柱体的中心对称轴线相互重合，记所述上曲面对应的所述圆柱体的半径为R2，所述下曲面对应的所述圆柱体的半径为R1，则R2>R1；建立空间直角坐标系，则这两个圆柱体的中心对称轴线为该空间直角坐标系的Z轴；

所述吸力曲面和所述压力曲面均与所述下曲面相交，其中，所述吸力曲面与所述下曲面相交形成的曲线相对于该轴流叶型为外凸曲线，所述压力曲面与所述下曲面相交形成的曲线相对于该轴流叶型为内凹曲线；所述Z轴的正方向由所述吸力曲面指向所述压力曲面；

所述吸力曲面还与所述压力曲面相交，在所述吸力曲面与所述压力曲面相交形成的两条曲线中，记先与所述气流接触的相交曲线为叶片进口点轨迹线，另外一条相交曲线则为叶片出口点轨迹线；

将所述下曲面沿平面展开得到下曲面铺展截面；记该下曲面铺展截面上，因所述下曲面与所述吸力曲面相交形成的对应曲线为下曲面第一曲线，因所述下曲面与所述压力曲面相交形成的对应曲线为下曲面第二曲线，因所述下曲面与所述叶片进口点轨迹线相交形成的对应点为下曲面进口点，因所述下曲面与所述叶片出口点轨迹线相交形成的对应点为下曲面出口点；则根据所述下曲面第一曲线与所述下曲面第二曲线得到下曲面中弧线，所述下曲面进口点与所述下曲面出口点为该下曲面中弧线的两个端点；记位于该下曲面中弧线上、且与所述下曲面进口点之间的所述下曲面中弧线长度为整个所述下曲面中弧线长度的45%的点为下曲面积叠点，并且，记位于所述下曲面上、且与该下曲面积叠点对应的点为下曲面空间积叠点；记经过该下曲面空间积叠点、且与所述Z轴垂直的平面为所述空间直角坐标系的XOY平面，该XOY平面与所述Z轴的交点为所述空间直角坐标系的原点O；所述原点O与该下曲面空间积叠点所在的直线为所述空间直角坐标系的Y轴，该Y轴的正方向由所述原点O指向该下曲面空间积叠点；

以半径从R1变为R2的一系列同轴圆柱体的侧面与该轴流叶型相交形成一系列相交面，再将所述一系列相交面均沿平面展开得到一系列铺展截面，所述一系列同轴圆柱体的中心对称轴线均为Z轴；对于任意一个所述铺展截面，记与该铺展截面对应的同轴圆柱体的半径为r，R1≤r≤R2，并且，记该铺展截面上，因所述同轴圆柱体与所述吸力曲面相交形成的对应曲线为第一曲线，因所述同轴圆柱体与所述压力曲面相交形成的对应曲线为第二曲线，因所述同轴圆柱体与所述叶片进口点轨迹线相交形成的点为进口点，因所述同轴圆柱体与所述叶片出口点轨迹线相交形成的点为出口点，此外，根据所述第一曲线与所述第二曲线得到中弧线，所述进口点与所述出口点为该中弧线的两个端点，并且，记所述进口点与所述出口点之间的直线距离为弦长，记所述进口点处的所述中弧线的切线与平行于所述空间直角坐标系的X轴正方向的夹角为叶片进口角，记所述出口点处的所述中弧线的切线与平行于所述空间直角坐标系的X轴正方向的夹角为叶片出口角；

则随着(r-R1)/(R2-R1)比值的变化，所述叶片进口角的角度变化满足三次样条曲线关系，所述叶片出口角的角度变化也满足三次样条曲线关系，所述弦长的长度变化也满足三次样条曲线关系。

2.如权利要求1所述轴流叶片，其特征在于，当r=R1时，对应的所述叶片进口角的角度为18.46°～48.46°；

当(r-R1)/(R2-R1)=1/5时，对应的所述叶片进口角的角度为13.68°～33.68°；

当(r-R1)/(R2-R1)=2/5时，对应的所述叶片进口角的角度为7.87°～27.87°；

当(r-R1)/(R2-R1)=3/5时，对应的所述叶片进口角的角度为3.77°～23.77°；

当(r-R1)/(R2-R1)=4/5时，对应的所述叶片进口角的角度为1.35°～21.35°；

当r=R2时，对应的所述叶片进口角的角度为1.32°～21.32°。

3.如权利要求1所述轴流叶片，其特征在于，当r=R1时，对应的所述叶片出口角的角度为51.62°～71.62°；

当(r-R1)/(R2-R1)=1/5时，对应的所述叶片出口角的角度为46.24°～66.24°；

当(r-R1)/(R2-R1)=2/5时，对应的所述叶片出口角的角度为41.87°～61.87°；

当(r-R1)/(R2-R1)=3/5时，对应的所述叶片出口角的角度为36.88°～56.88°；

当(r-R1)/(R2-R1)=4/5时，对应的所述叶片出口角的角度为25.32°～45.32°；

当r=R2时，对应的所述叶片出口角的角度为19.88°～39.88°。

4.如权利要求1所述轴流叶片，其特征在于，当r=R1时，对应的所述弦长的长度为96.5mm～144.7mm；

当(r-R1)/(R2-R1)=1/5时，对应的所述弦长的长度为92.3mm～138.48mm；

当(r-R1)/(R2-R1)=2/5时，对应的所述弦长的长度为87.6mm～131.6mm；

当(r-R1)/(R2-R1)=3/5时，对应的所述弦长的长度为84.1mm～126.1mm；

当(r-R1)/(R2-R1)=4/5时，对应的所述弦长的长度为80.1mm～120.2mm；

当r=R2时，对应的所述弦长的长度为73.6mm～108.8mm。

5.如权利要求1-4任意一项所述轴流叶片，其特征在于，对于任意一个所述铺展截面，所述中弧线均为圆弧线。

6.如权利要求1-4任意一项所述轴流叶片，其特征在于，对于任意一个所述铺展截面，记位于所述中弧线上、且与所述进口点之间的所述中弧线长度为整个所述中弧线长度的45%的点为积叠点，并且，记位于所述轴流叶型上、且与该积叠点对应的点为空间积叠点；

则随着r的变化，所述空间积叠点按直线分布。

7.如权利要求5所述轴流叶片，其特征在于，对于任意一个所述铺展截面，记位于所述中弧线上、且与所述进口点之间的所述中弧线长度为整个所述中弧线长度的45%的点为积叠点，并且，记位于所述轴流叶型上、且与该积叠点对应的点为空间积叠点；

则随着r的变化，所述空间积叠点按直线分布。