CN110566503A - 离心风叶、离心风机、空调器和交通运输工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种离心风叶、离心风机、空调器和交通运输工具，离心风叶包括叶片，叶片设置有首尾依次连接的叶片前缘、压力面、叶片后缘和吸力面，压力面的型线和吸力面的型线均为样条曲线，压力面的型线的曲线方程为：y＝‑0.781x⁵+1.3278x⁴‑0.5351x³‑1.0001x²+1.0287x‑0.0832，其中，0≤x≤1.5；吸力面的型线的曲线方程为：y＝0.44x⁵‑1.8665x⁴+2.5144x³‑2.225x²+1.0981x+0.0966；其中，‑0.2≤x≤1.2；坐标(x_p，y_p)为压力面曲线上的任意一点，坐标(x_s，y_s)为吸力面曲线上的任意一点，b为叶片弦长，x轴为沿着叶片弦长延伸的方向，y轴为垂直于叶片弦长的方向，坐标原点为叶片前缘的中心。该离心风叶高效且低噪。

Description

离心风叶、离心风机、空调器和交通运输工具

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体地说，是涉及一种离心风叶、离心风机、空调器和交通运输工具。

背景技术

随着经济的发展，人民生活水平的提高，乘客对乘车环境的要求也越来越高，尤其是对车内环境的舒适性要求越来越高，包括车内噪声水平，温升温降等关键参数，给大巴空调提出了更高的要求，新国标对大巴空调室内侧的噪声水平已经由原来70dB(A)提高到65dB(A)，噪声要求越来越高。

离心风机是大巴空调室内侧的送风部件，同时是大巴空调室内侧的主要噪声源，只有提高离心风机的噪声水平，才能满足日益严格的噪声要求。离心风叶的叶型设计直接决定风机的性能，性能优良的叶型有助于提高风机效率，降低风机噪声，传统风叶多采用单圆弧设计，噪声较高，效率低下，无法满足噪声的要求。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种高效低噪的离心风叶，该离心风叶可以使得气流获得较大的压力和流量，同时减小涡流的产生，提高离心风叶的流动效率，并降低离心风叶的噪声。

本发明的第二目的是提供一种具有上述离心风叶的离心风机。

本发明的第三目的是提供一种具有上述离心风机的空调器。

本发明的第四目的是提供一种具有上述空调器的交通运输工具。

为实现上述第一目的，本发明提供的离心风叶包括叶片，叶片设置有首尾依次连接的叶片前缘、压力面、叶片后缘和吸力面，压力面的型线和吸力面的型线均为样条曲线，压力面的型线的曲线方程为：y＝-0.781x⁵+1.3278x⁴-0.5351x³-1.0001x²+1.0287x-0.0832，其中，0≤x≤1.5；吸力面的型线的曲线方程为：y＝0.44x⁵-1.8665x⁴+2.5144x³-2.225x²+1.0981x+0.0966；其中，-0.2≤x≤1.2；坐标(x_p，y_p)为压力面曲线上的任意一点，坐标(x_s，y_s)为吸力面曲线上的任意一点，b为叶片弦长，x轴为沿着叶片弦长延伸的方向，y轴为垂直于叶片弦长的方向，坐标原点为叶片前缘的中心。

由上述方案可见，离心风叶可以使得气流获得较大的压力和流量，同时减小涡流的产生，提高离心风叶的流动效率，并降低离心风叶的噪声。与现有的风叶相比，噪声可降低3dB(A)至5dB(A),效率提升30％以上，功率降低8％。

一个优选的方案是，叶片的数量为多个，相邻两个叶片之间设有气流通道，自气流通道的入口至气流通道的出口，气流通道的宽度先增加后减小。

进一步的方案是，气流通道的最大宽度为w，0.65≤w/b≤0.9。

更进一步的方案是，w/b＝0.75。

由此可见，气流通道的宽度从入口到出口先增加后减小，气流经过气流通道时速度先减小后增加，加速流道长度占流道总长度的70％左右，离心风叶效率高，低转速下可以达到现有风叶高转速时的风量，使得本发明的离心风叶可以在较小离心力下运转，从而保证离心风叶安全可靠运行。

一个优选的方案是，离心风机还包括风叶底板，风叶底板呈圆环形，多个叶片沿着风叶底板的周向在风叶底板的内周壁上均匀布置。

一个优选的方案是，叶片的进口安装角在38°至95°范围内。

一个优选的方案是，叶片的出口安装角在135°至170°范围内。

一个优选的方案是，叶片的最大厚度位置距离叶片前缘的中心的距离为h，0.3≤h/b≤0.4。

进一步的方案是，h/b＝0.33。

由此可见，离心叶片采用不等厚度叶型设计，最大厚度位于距离叶片前缘三分之一弦长左右的位置，符合最优流动阻力设计。

一个优选的方案是，叶片前缘的型线为圆弧型线、椭圆弧型线、流线形型线、纺锤形型线或直线型线。

一个优选的方案是，叶片后缘的型线为直线型线、圆弧型线或椭圆弧型线。

为实现上述第二目的，本发明提供的离心风机包括上述的离心风叶。

为实现上述第三目的，本发明提供的空调器包括上述的离心风机。

为实现上述第四目的，本发明提供的交通运输工具包括上述的空调器。

由上述方案可见，使用本发明的离心风叶，可以使得气流获得较大的压力和流量，同时减小涡流的产生，提高离心风叶的流动效率，并降低离心风叶的噪声。与现有的风叶相比，噪声可降低3dB(A)至5dB(A),效率提升30％以上，功率降低8％，从而可以提高大巴空调能效比和整车的舒适性要求，提升整车的续航能力。

附图说明

图1是本发明离心风叶实施例的立体图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明离心风叶实施例的立体图。

图4是图3的俯视图。

图5是本发明离心风叶实施例中叶片的型线的坐标图。

图6是图2中C处的局部放大图。

图7是现有风叶的仿真流场图。

图8是本发明离心风叶实施例的仿真流场图。

图9是本发明离心风叶实施例与现有的风叶在不同档位下的噪声曲线图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

离心风叶实施例

参见图1和图2，本实施例的离心风叶包括一体成型的风叶底板1和多个叶片2，风叶底板1呈圆环形，多个叶片2沿着风叶底板1的周向在风叶底板1的内周壁上均匀布置。

参见图3和图4，每个叶片2设置有首尾依次连接的叶片前缘21、压力面22、叶片后缘23和吸力面24，压力面22的型线221和吸力面24的型线241均为样条曲线。叶片前缘21的型线211为圆弧型线，叶片后缘23的型线231为直线型线，叶片后缘23连接在风叶底板1上，叶片前缘21朝向风叶底板1的轴线延伸，并且叶片前缘21、压力面22、叶片后缘23和吸力面24均沿着风叶底板1的轴向延伸。压力面22的型线221为压力面22沿着风叶底板1的轴线进行投影所呈现的曲线，吸力面24的型线241为吸力面24沿着风叶底板1的轴线进行投影所呈现的曲线，叶片前缘21的型线211为叶片前缘21沿着风叶底板1的轴线进行投影所呈现的曲线，叶片后缘23的型线231为叶片后缘23沿着风叶底板1的轴线进行投影所呈现的曲线。

参见图5，点A为压力面22的型线221上的任意一点，坐标为(x_p，y_p)，相对坐标为压力面22的型线221的曲线方程为：

令0≤x≤1.5，则

y＝-0.781x⁵+1.3278x⁴-0.5351x³-1.0001x²+1.0287x-0.0832。

点B为吸力面24的型线241上的任意一点，坐标为(x_s，y_s)，相对坐标为吸力面24的型线241的曲线方程为：

令-0.2≤x≤1.2，则

y＝0.44x⁵-1.8665x⁴+2.5144x³-2.225x²+1.0981x+0.0966；

其中，b为叶片弦长，x轴为沿着叶片弦长延伸的方向，y轴为垂直于叶片弦长的方向，坐标原点0为叶片前缘21的中心。

按照上述的压力面22的曲线方程和吸力面24的曲线方程进行叶片2的设计，根据不同离心风叶直径，选择合适的叶片弦长b，通过相对坐标，使用压力面22和吸力面24的参数方程对叶片2形状进行设计控制。

叶片2的最大厚度位置D距离叶片前缘21的中心的距离为h，h与叶片弦长b比值的大小直接影响叶片2的阻力特型，进而影响离心风叶的流动效率，当0.3≤h/b≤0.4时，流动阻力较小，优选地，h/b＝0.33。离心叶片2采用不等厚度叶型设计，最大厚度位置D位于距离叶片前缘21三分之一弦长左右处，符合最优流动阻力设计。

参见图6，相邻两个叶片2之间设有气流通道25，自气流通道25的入口251至气流通道25的出口252，气流通道25的宽度先增加后减小，气流通道25的最大宽度为w，当0.65≤w/b≤0.9时，离心风叶的效率较高，优选地，w/b＝0.75。气流通道25的宽度从入口251到出口252先增加后减小，气流经过气流通道25时速度先减小后增加，加速流道长度占流道总长度的70％左右，离心风叶效率高，低转速下可以达到现有风叶高转速时的风量，使得本发明的离心风叶可以在较小离心力下运转，从而保证离心风叶安全可靠运行。如图7和图8所示，本发明的离心风叶的高速区域较大，气流经过叶片2可获得更多的能量，离心风叶效率明显高于现有的风叶，实际样机测试结果如图9和表1所示，由测试结果可知，本发明的离心风叶的各档位下的噪声比现有的风叶低3dB(A)至5dB(A),效率提升30％以上，功率降低8％。

表1：本发明的离心风叶与现有的风叶的噪声、风量、功率数据对比表

本发明的叶片2可以用于不同型式的离心风叶，可以是双吸叶轮，也可以是单吸叶轮，可用于不同类型的空调风机，如大巴空调离心风机、风管机离心风机，油烟机离心风机等。叶片2的高度可根据具体的结构及样机要求进行选取，叶片2数目可选择16片至85片，叶片2的进口安装角β₁在38°至95°范围内，叶片2的进口安装角β₁决定了气流的入流，过大和过小的取值都将影响着叶道内的流动混乱程度，叶片2的出口安装角β₂在135°至170°范围内，叶片2的出口安装角β₂决定了机组的静压能力，对于高静压风机，往往采用较大的取值。叶片进口安装角β₁指入口251处的叶片翼型骨线的切线与圆周方向的夹角，叶片出口安装角β₂指骨线在出口252处的切线与圆周方向的夹角。

此外，叶片前缘的型线也可以为椭圆弧型线、流线形型线、纺锤形型线或直线型线等。叶片后缘的型线也可以为圆弧型线或椭圆弧型线等。

离心风机实施例

本实施例的离心风机包括上述离心风叶实施例中的离心风叶。

空调器实施例

空调器包括上述离心风机实施例中的离心风机。

交通运输工具实施例

交通运输工具包括上述空调器实施例中的空调器，交通运输工具可以为大巴等。

由上可见，使用本发明的离心风叶，可以使得气流获得较大的压力和流量，同时减小涡流的产生，提高离心风叶的流动效率，并降低离心风叶的噪声。与现有的风叶相比，噪声可降低3dB(A)至5dB(A),效率提升30％以上，功率降低8％，从而可以提高大巴空调能效比和整车的舒适性要求，提升整车的续航能力。

最后需要强调的是，以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.离心风叶，包括叶片，所述叶片设置有首尾依次连接的叶片前缘、压力面、叶片后缘和吸力面；

其特征在于：

所述压力面的型线和所述吸力面的型线均为样条曲线；

所述压力面的型线的曲线方程为：

y＝-0781x⁵+13278x⁴-05351x³-10001x²+10287x-00832；

其中，0≤x≤1.5；

所述吸力面的型线的曲线方程为：

y＝0.44x⁵-1.8665x⁴+2.5144x³-2.225x²+1.0981x+0.0966；

其中，-0.2≤x≤1.2；

坐标(x_p，y_p)为压力面曲线上的任意一点，坐标(x_s，y_s)为吸力面曲线上的任意一点，b为叶片弦长，x轴为沿着所述叶片弦长延伸的方向，y轴为垂直于所述叶片弦长的方向，坐标原点为所述叶片前缘的中心。

2.根据权利要求1所述的离心风叶，其特征在于：

所述叶片的数量为多个，相邻两个所述叶片之间设有气流通道，自所述气流通道的入口至所述气流通道的出口，所述气流通道的宽度先增加后减小。

3.根据权利要求2所述的离心风叶，其特征在于：

所述气流通道的最大宽度为w，0.65≤w/b≤0.9。

4.根据权利要求3所述的离心风叶，其特征在于：

w/b＝0.75。

5.根据权利要求2至4任一项所述的离心风叶，其特征在于：

所述离心风机还包括风叶底板，所述风叶底板呈圆环形，多个所述叶片沿着所述风叶底板的周向在所述风叶底板的内周壁上均匀布置。

6.根据权利要求1至4任一项所述的离心风叶，其特征在于：

所述叶片的进口安装角在38°至95°范围内。

7.根据权利要求1至4任一项所述的离心风叶，其特征在于：

所述叶片的出口安装角在135°至170°范围内。

8.根据权利要求1至4任一项所述的离心风叶，其特征在于：

所述叶片的最大厚度位置距离所述叶片前缘的中心的距离为h，0.3≤h/b≤0.4。

9.根据权利要求8所述的离心风叶，其特征在于：

h/b＝0.33。

10.根据权利要求1至4任一项所述的离心风叶，其特征在于：

所述叶片前缘的型线为圆弧型线、椭圆弧型线、流线形型线、纺锤形型线或直线型线。

11.根据权利要求1至4任一项所述的离心风叶，其特征在于：

所述叶片后缘的型线为直线型线、圆弧型线或椭圆弧型线。

12.离心风机，其特征在于，包括如权利要求1至11任一项所述的离心风叶。

13.空调器，其特征在于，包括如权利要求12所述的离心风机。

14.交通运输工具，其特征在于，包括如权利要求13所述的空调器。