CN111043079A - 一种风扇叶片及风扇 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风扇领域，公开了一种风扇叶片及风扇。其中风扇叶片包括叶片本体，叶片本体的背风面具有沿风扇转动过程中气流流动方向依次设置的前缘和后缘；在背风面上增设多个导流筋，每个导流筋由后缘沿气流流动方向延伸至背风面上的边界层涡流分离点靠近前缘的一侧；多个导流筋沿第一方向分布，第一方向为由叶片本体的叶尖向叶片本体的叶根延伸的方向，多个导流筋分布的起始点为叶尖。通过设置导流筋，使边界层内气流在进入逆压梯度区前的气流流通面积减小，速度下降慢，使得边界层内边界层涡流分离点后移，而且边界层涡流分离点至后缘之间的分离区面积减小，从而抑制涡流脱落的产生，进而降低了涡流强度，辐射出的涡流噪声相应地也会降低。

Description

一种风扇叶片及风扇
技术领域
本发明涉及风扇领域，尤其涉及一种风扇叶片及风扇。
背景技术
发动机冷却系统中配置有风扇，安装在散热器和发动机之间，风扇叶片由发动机驱动旋转时，产生高速气流，带走散热器中冷却液的热量，达到给发动机散热的目的。
风扇工作过程中具有噪声，风扇噪声是发动机及整车的主要噪声来源之一，风扇噪声主要包括窄频旋转噪声和宽频涡流噪声，而风扇背风面边界层分离而造成的噪声是涡流噪声的主要组成部分。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风扇叶片及风扇，能够大幅度降低因风扇背风面边界层分离而造成的噪声。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种风扇叶片，包括叶片本体，所述叶片本体的背风面具有沿风扇转动过程中气流流动方向依次设置的前缘和后缘；所述背风面上设有多个导流筋；
每个所述导流筋由所述后缘沿气流流动方向延伸至所述背风面上的边界层涡流分离点靠近所述前缘的一侧；
多个所述导流筋沿第一方向分布，所述第一方向为由所述叶片本体的叶尖向所述叶片本体的叶根延伸的方向，多个所述导流筋分布的起始点为所述叶尖。
作为上述风扇叶片的一种优选技术方案，靠近所述叶根的所述导流筋与所述叶根之间设有间距。
作为上述风扇叶片的一种优选技术方案，所述导流筋和所述叶片本体由相同材料制成，所述导流筋和所述叶片本体一体成型。
作为上述风扇叶片的一种优选技术方案，所述导流筋和所述叶片本体由不同材料制成，所述导流筋的一端嵌设于所述叶片本体内。
作为上述风扇叶片的一种优选技术方案，相邻两个所述导流筋之间的间隔为0.5mm-3mm。
本发明还提供了一种风扇，包括轮毂，及沿所述轮毂周向分布的多个上述的风扇叶片。
作为上述风扇的一种优选技术方案，所述风扇叶片的前掠角沿所述叶根至所述叶尖的方向逐渐增大。
作为上述风扇的一种优选技术方案，所述叶根的前掠角为0°，所述叶尖的前掠角为3.5°。
作为上述风扇的一种优选技术方案，所述风扇叶片的安装角由所述叶根至所述叶尖逐渐减小。
作为上述风扇的一种优选技术方案，所述叶根的安装角为30°-40°，所述叶尖的安装角为20°-30°。
本发明的有益效果：本发明在背风面上增设多个导流筋，每个导流筋由后缘沿气流流动方向延伸至背风面上的边界层涡流分离点靠近前缘的一侧；多个导流筋沿第一方向分布，第一方向为由叶片本体的叶尖向叶片本体的叶根延伸的方向，多个导流筋分布的起始点为叶尖。通过设置导流筋，使边界层内气流在进入逆压梯度区前的气流流通面积减小，速度下降慢，使得边界层内边界层涡流分离点后移，而且边界层涡流分离点至后缘之间的分离区面积减小，从而抑制涡流脱落的产生，进而降低了涡流强度，辐射出的涡流噪声相应地也会降低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的风扇扇叶的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的风扇的结构示意图。
图中：
1、轮毂；2、风扇叶片；21、叶片本体；22、导流筋；23、前缘；24、后缘；25、叶尖；26、叶根。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
如图1和图2所示，本实施例提供了一种风扇叶片2，包括叶片本体21，叶片本体21的背风面具有沿风扇转动过程中气流流动方向依次设置的前缘23和后缘24。在采用上述风扇叶片2的风扇工作时，气流流过风扇叶片2的背风面时，由于风扇叶片2的背风面具有一定的曲率，在前缘23及与其相邻的背风面基本为顺压梯度，而后缘24及与其相邻的背风面基本为逆压梯度。当气流达到逆压梯度区域时，边界层内的气流受逆压和摩擦力的影响速度逐渐降低，直至某一位置速度为零，过了这个位置后边界层内的气流将在逆压作用下发生倒流，倒流与逆流相遇并被卷起带走，形成漩涡并脱离风扇叶片2的表面，这就是所谓的边界层分离，而速度为零的点为边界层涡流分离点。风扇工作的过程中涡流不断的形成、脱落、分裂、消失，并以噪声的形式传播，产生了巨大的涡流噪声。
为了减小涡流噪声，本实施例在背风面上增设多个导流筋22，每个导流筋22由后缘24沿气流流动方向延伸至背风面上的边界层涡流分离点靠近前缘23的一侧；多个导流筋22沿第一方向分布，第一方向为由叶片本体21的叶尖25向叶片本体21的叶根26延伸的方向，多个导流筋22分布的起始点为叶尖25。优选地，多个导流筋22在背风面上均匀分布，相邻两个导流筋22之间的间隔为0.5mm-3mm，叶尖25和与其相邻的导流筋22之间的间隔等于相邻两个导流筋22之间的间隔。
采用上述设置的导流筋22，使边界层内气流在进入逆压梯度区前的气流流通面积减小，边界层内流体流速增加，边界层涡流分离点向后缘24靠近，边界层涡流分离点至后缘24之间的分离区面积减小，抑制了边界层分离和涡流脱落的产生，进而降低了涡流强度，从而达到降低风扇涡流噪声的目的。
由于越靠近叶根26噪音越小，而且加工难度也就越大，本实施例在靠近叶根26的导流筋22与叶根26之间设置间距，以降低加工难度和加工成本。
每个导流筋22靠近前缘23的一端与边界层涡流分离点之间距离，可以根据计算确定。先根据叶片本体21的尺寸和风扇的常用转速推导出背风面的边界层厚度，再根据边界层厚度确定和边界层涡流分离点确定每个导流筋22靠近前缘23的一端与边界层涡流分离点之间距离。
本实施例中，导流筋22为长条弧状，导流筋22沿风扇径向的截面形状可以为方形、梯形、平行四边形或三角形等，在截面形状为方形时，截面形状的边长尺寸范围大致为0.5mm-3mm。
本实施例中，导流筋22和叶片本体21由相同材料制成，导流筋22和叶片本体21一体成型。具体地，导流筋22和叶片本体21均采用尼龙和玻璃纤维按照10:3的比例混合制成，强度高，可靠性好。于其他实施例中，还可以将导流筋22和叶片本体21由不同材料制成，此时，可以将导流筋22采用粘贴的形式贴敷在叶片本体21上，也可以先将导流筋22贴合在叶片本体21，再利用溶剂连接、压入、铆接等方式将导流筋22的一端嵌设于叶片本体21内。
本实施例还提供了一种风扇，包括轮毂1，及沿轮毂1周向分布的多个上述风扇叶片2。风扇叶片2的数量通常为5-11个，具体可以根据需求确定。
本实施例中，风扇采用前掠角翼式扇叶，有利于提高风扇效率。具体地，风扇叶片2的前掠角沿叶根26至叶尖25的方向逐渐增大，其中，叶根26的前掠角为0°，叶尖25的前掠角为3.5°。以风扇圆心与叶根前缘点的连线为基准线，前缘23上每个点与风扇圆心的连线与基准线的夹角记为前掠角，其中，叶根前缘点指的是前缘23和轮毂1的交点，那么叶尖25的前掠角指的就是叶尖25和前缘23的交点与风扇圆心的连线与基准线之间的夹角。
本实施例中，风扇采用变安装角安装，风扇叶片2的安装角由叶根26至叶尖25逐渐减小。其中，叶根26的安装角为30°-40°，叶尖25的安装角为20°-30°。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (10)

1.一种风扇叶片，包括叶片本体(21)，所述叶片本体(21)的背风面具有沿风扇转动过程中气流流动方向依次设置的前缘(23)和后缘(24)；其特征在于，所述背风面上设有多个导流筋(22)；
每个所述导流筋(22)由所述后缘(24)沿气流流动方向延伸至所述背风面上的边界层涡流分离点靠近所述前缘(23)的一侧；
多个所述导流筋(22)沿第一方向分布，所述第一方向为由所述叶片本体(21)的叶尖(25)向所述叶片本体(21)的叶根(26)延伸的方向，多个所述导流筋(22)分布的起始点为所述叶尖(25)。
2.根据权利要求1所述的风扇叶片，靠近所述叶根(26)的所述导流筋(22)与所述叶根(26)之间设有间距。
3.根据权利要求1所述的风扇叶片，其特征在于，所述导流筋(22)和所述叶片本体(21)由相同材料制成，所述导流筋(22)和所述叶片本体(21)一体成型。
4.根据权利要求1所述的风扇叶片，其特征在于，所述导流筋(22)和所述叶片本体(21)由不同材料制成，所述导流筋(22)的一端嵌设于所述叶片本体(21)内。
5.根据权利要求1所述的风扇叶片，其特征在于，相邻两个所述导流筋(22)之间的间隔为0.5mm-3mm。
6.一种风扇，其特征在于，包括轮毂(1)，及沿所述轮毂(1)周向分布的多个如权利要求1至5任一项所述的风扇叶片(2)。
7.根据权利要求6所述的风扇，其特征在于，所述风扇叶片(2)的前掠角沿所述叶根(26)至所述叶尖(25)的方向逐渐增大。
8.根据权利要求7所述的风扇，其特征在于，所述叶根(26)的前掠角为0°，所述叶尖(25)的前掠角为3.5°。
9.根据权利要求6所述的风扇，其特征在于，所述风扇叶片(2)的安装角由所述叶根(26)至所述叶尖(25)逐渐减小。
10.根据权利要求9所述的风扇，其特征在于，所述叶根(26)的安装角为30°-40°，所述叶尖(25)的安装角为20°-30°。
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