CN112012960B - 风叶组件、风机组件和空调器 - Google Patents

风叶组件、风机组件和空调器 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种风叶组件、风机组件和空调器。该风叶组件包括风叶本体；所述风叶本体的出风边包括齿状结构，所述齿状结构一端与所述风叶本体的边缘线连接。在风叶本体的出风边设置锯齿结构，来改善叶片表面流动分离，提高流动效率，降低风机功耗。

Description

风叶组件、风机组件和空调器
技术领域
本申请属于空调器技术领域，具体涉及一种风叶组件、风机组件和空调器。
背景技术
目前随着新国标能效的推出，空调能效急需提高，空调各零部件提效降功耗已成为空调设计的主流，轴流风叶作为室外机主要功耗部件之一，其性能直接影响整机能效，进一步提高轴流风叶运行效率，已不可避免。
发明内容
因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种风叶组件、风机组件和空调器，能够提高运行效率，降低功耗。
为了解决上述问题，本申请提供一种风叶组件，包括：
风叶本体；
所述风叶本体的出风边包括齿状结构，所述齿状结构一端与所述风叶本体的边缘线连接。
优选地，所述齿状结构的齿谷数量为3-6个，齿峰的数量为2-5个。
优选地，所述齿谷数为4个，所述齿峰数为3个。
优选地，所述齿谷基元级的安装角度α与所述基元级相对半径
Figure BDA0002614921710000011
的关系为：
Figure BDA0002614921710000012
其中，A3＝-46.6132，A2＝122.03947，A1＝-111.57132，A0＝52.31935；所述基元级的相对半径
Figure BDA0002614921710000013
为基元级处半径与叶片半径的比值。
优选地，所述齿谷基元级的安装角度为15°～30°。
优选地，所述齿谷基元级的叶栅稠度ρ与所述基元级相对半径
Figure BDA0002614921710000014
的关系为：
Figure BDA0002614921710000021
Figure BDA0002614921710000022
其中，B6＝-5941.11483，B5＝31492.09922，B4＝-69095.05621，B3＝80328.23883，B2＝17975.64505，B0＝-2563.23360；C4＝38.25119，C3＝-72.95632，C2＝50.58383，C1＝-15.23357，C0＝2.1886。
优选地，所述齿谷基元级的叶栅稠度为0.4～0.7。
优选地，所述齿谷基元级的重心沿圆周方向的弯角θ与所述基元级相对半径
Figure BDA0002614921710000023
的关系为：
Figure BDA0002614921710000024
Figure BDA0002614921710000025
其中，D5＝-19,048.61676，D4＝41507.84992，D3＝-35008.96624，D2＝14336.15152，D1＝-2839.33946，D0＝217.3389；E4＝-10567.84387，E3＝33872.60448，E2＝-40360.65828，E1＝21207.48715，E0＝-4135.28855。
优选地，所述齿谷基元级的重心沿圆周方向的弯角为0～19°。
优选地，所述齿谷基元级的重心在轴向的相对位置Pz沿叶展方向的分布规律为：
Figure BDA0002614921710000026
Figure BDA0002614921710000027
其中，F5＝-64.57831，F4＝237.42563，F3＝-344.10808，F2＝245.67914，F1＝-86.33916，F0＝11.95020；G3＝0.68395，G2＝-0.62971，G1＝0.18075，G0＝-0.01647。
根据本申请的另一方面，提供了一种风机组件，包括如上所述的风叶组件。
优选地，所述风叶组件设有对称设置的两个。
优选地，在所述齿谷数为4个，所述齿峰数为3个时，沿径向向边缘线延伸，4个所述齿谷的谷底在所述齿状结构的两端连线上的周向投影距离，与叶栅间距的比值范围为：0.0262～0.0302，0.0332～0.0372、0.0427～0.0467、0.0476～0.0516。
根据本申请的再一方面，提供了一种空调器，包括如上所述的风叶组件或如上所述的风机组件。
本申请提供的一种风叶组件，包括：风叶本体；所述风叶本体的出风边包括齿状结构，所述齿状结构一端与所述风叶本体的边缘线连接。在风叶本体的出风边设置锯齿结构，来改善叶片表面流动分离，提高流动效率，降低风机功耗。
附图说明
图1为本申请实施例的风机组件的结构示意图；
图2为本申请实施例的风机组件中风叶轴向投影结构图；
图3为本申请实施例的风叶基元级剖面展平示意图；
图4为本申请实施例的风叶基元级中心空间分布图；
图5为本申请实施例的空调室外机的爆炸图；
图6为本申请实施例的风机组件的压力面静压分布图；
图7为本申请实施例的风机组件的吸力面静压分布图。
附图标记表示为：
1、风叶；11、出风边；111、齿谷；112、齿峰；2、支撑板；3、顶置换热器；4、室外机顶盖；5、竖直换热器；6、电机支架；7、隔板一；8、压缩机；9、侧板；10、隔板二；11、电机；12、底盘；13、出风格栅；14、室外机外罩。
具体实施方式
结合参见图1至图5所示，根据本申请的实施例，一种风叶组件，包括：
风叶1本体；
所述风叶1本体的出风边11包括齿状结构，所述齿状结构一端与所述风叶1本体的边缘线连接。
在风叶1的出风边11上设置齿状结构，能够改善叶片表面流动分离，提高流动效率，降低风机功耗。
在一些实施例中，齿状结构的齿谷111数量为3-6个，齿峰112的数量为2-5个。优选地，所述齿谷111数为4个，所述齿峰112数为3个。
上述的齿状结构为连续设置的齿峰112和齿谷111，或可设为间隔设置的齿峰112齿谷111结构，这样均能实现对叶片表面气流进行分散作用，提高了流动效率。
轴流风叶自风叶1的轮毂开始在空间中沿叶展方向由无数个基元级S(圆弧剖面)，见图1和2中所示，每个基元级的重心连线，形成空间曲线C，也即为风叶1重心积迭曲线。
为便于对叶片齿状结构的理解，下面对叶片结构技术名词进行解释：
1.基元级：轴流风叶1作为旋转部件，为圆形，风叶1围绕其中心O旋转。在风叶1轮毂与叶片最外缘之间任取一半径为R的圆，并且以其沿轴向作剖面，该剖面与风叶1相交的面，称为基元级。
2.叶栅稠度：基元级弦长与叶栅栅距的比值b/t；
3.安装角度：基元级前缘中点与尾缘中点的连线与旋转方向的夹角。
4.前弯角度：风叶1叶根处重心M与旋转中心的连线与风叶1任一基元级处重心与旋转中心连线在周向的夹角。
5.基元级重心相对位置：在叶根(轮毂)与叶顶任取一基元级，其重心与叶根基元级重心的轴向距离与风叶1直径的比值，也即为h/D。
在一些实施例中，齿谷111基元级的安装角度α与所述基元级相对半径
Figure BDA0002614921710000041
的关系为：
Figure BDA0002614921710000042
其中，A3＝-46.6132，A2＝122.03947，A1＝-111.57132，A0＝52.31935；所述基元级的相对半径
Figure BDA0002614921710000043
为基元级处半径与叶片半径的比值。
优选地，所述齿谷111基元级的安装角度为15°～30°，自叶根至叶顶逐渐减小。
在一些实施例中，齿谷111基元级的叶栅稠度ρ与所述基元级相对半径
Figure BDA0002614921710000044
的关系为：
Figure BDA0002614921710000051
Figure BDA0002614921710000052
其中，B6＝-5941.11483，B5＝31492.09922，B4＝-69095.05621，B3＝80328.23883，B2＝17975.64505，B0＝-2563.23360；C4＝38.25119，C3＝-72.95632，C2＝50.58383，C1＝-15.23357，C0＝2.1886。
优选地，所述齿谷111基元级的叶栅稠度为0.4～0.7，自叶根向叶顶先减小后增大。
在一些实施例中，齿谷111基元级的重心沿圆周方向的弯角θ与所述基元级相对半径
Figure BDA0002614921710000053
的关系为：
Figure BDA0002614921710000054
Figure BDA0002614921710000055
其中，D5＝-19,048.61676，D4＝41507.84992，D3＝-35008.96624，D2＝14336.15152，D1＝-2839.33946，D0＝217.3389；E4＝-10567.84387，E3＝33872.60448，E2＝-40360.65828，E1＝21207.48715，E0＝-4135.28855。
优选地，所述齿谷111基元级的重心沿圆周方向的弯角为0～19°，自叶根至叶顶逐渐增大。
在一些实施例中，齿谷111基元级的重心在轴向的相对位置Pz沿叶展方向的分布规律为：
Figure BDA0002614921710000056
Figure BDA0002614921710000057
其中，F5＝-64.57831，F4＝237.42563，F3＝-344.10808，F2＝245.67914，F1＝-86.33916，F0＝11.95020；G3＝0.68395，G2＝-0.62971，G1＝0.18075，G0＝-0.01647。
根据本申请的另一实施例，提供了一种风机组件，包括如上所述的风叶组件。
优选地，所述风叶组件设有对称设置的两个。
本申请风机组件借鉴鸟类翅膀，采用两片叶片的风叶结构，改善了叶面表面流动分离，提高了流动效率，降低风机功耗。
在一些实施例中，在齿谷111数为4个，所述齿峰112数为3个时，沿径向向边缘线延伸，4个所述齿谷111的谷底在所述齿状结构的两端连线上的周向投影距离，与叶栅间距的比值范围为：0.0262～0.0302，0.0332～0.0372、0.0427～0.0467、0.0476～0.0516。
本申请抑制风机运转过程中，风叶1表面边界层分离，减少流动阻力，提高风机效率。由于风机运行过程中，叶片表面会发生流动分离也即为边界层分离现象，其导致流道阻塞，进而使流道变窄，最终导致阻力增大，效率降低，功率增高。本发明通过采用2叶片形状轴流风叶1并且优化风叶1各基元级参数，包括安装角、叶栅稠度、基元级重心轴向相对位置以及周向前弯角度等分布规律，同时结合优化尾缘结构形状，采用锯齿结构，最终达到提高减弱边界层分离，提高效率的目的。
通过多次仿真实验，对本申请风机组件和原风机组件的性能进行对比，列表如下：
Figure BDA0002614921710000061
在同风量的情况下，功率可降低13w(10～13％)。
对本申请风机组件的性能进行检测，其压力面静压分布和吸力面静压分布的图形如图6和7所示。
根据本申请的再一方面，提供了一种空调器，包括如上所述的风叶1组件或如上所述的风机组件。
如图5所示的空调室外机的爆炸图结构，主要由底盘12、室外机外罩14、电机支架6、隔板一7、压缩机8、侧板9、隔板二10、电机11、风叶1、室外机顶盖4、竖直换热器5、出风格栅13、支撑板2、顶置换热器3等主要部件组成，气流在风机的做功下流经换热器换热后，再由出风格栅13流出。
如图2所示，叶片尾缘自半径R1开始前移，至r1、r2、r3、r4和R2时分别达到相对最前位置(沿周向)，其距离m、n两点的连线(周向投影)直线p的最小距离分别为W1、W2，W3、W4，其与对应的弧长(叶栅间距L)的比值分别为0.0282、0.0352、0.0447、0.0496。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各实施方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (13)

1.一种风叶组件，其特征在于，包括：
风叶(1)本体；
所述风叶(1)本体的出风边(11)包括齿状结构，所述齿状结构一端与所述风叶(1)本体的边缘线连接；
所述齿状结构的齿谷(111)基元级的安装角度α与所述基元级相对半径
Figure FDA0003052184430000011
的关系为：
Figure FDA0003052184430000012
其中，A3＝-46.6132，A2＝122.03947，A1＝-111.57132，A0＝52.31935；所述基元级的相对半径
Figure FDA0003052184430000013
为基元级处半径与叶片半径的比值。
2.根据权利要求1所述的风叶组件，其特征在于，所述齿状结构的齿谷(111)数量为3-6个，齿峰(112)的数量为2-5个。
3.根据权利要求2所述的风叶组件，其特征在于，所述齿谷(111)数为4个，所述齿峰(112)数为3个。
4.根据权利要求1所述的风叶组件，其特征在于，所述齿谷(111)基元级的安装角度为15°～30°。
5.根据权利要求4所述的风叶组件，其特征在于，所述齿谷(111)基元级的叶栅稠度ρ与所述基元级相对半径
Figure FDA0003052184430000014
的关系为：
Figure FDA0003052184430000015
Figure FDA0003052184430000016
其中，B6＝-5941.11483，B5＝31492.09922，B4＝-69095.05621，B3＝80328.23883，B2＝17975.64505，B0＝-2563.23360；C4＝38.25119，C3＝-72.95632，C2＝50.58383，C1＝-15.23357，C0＝2.1886。
6.根据权利要求5所述的风叶组件，其特征在于，所述齿谷(111)基元级的叶栅稠度为0.4～0.7。
7.根据权利要求5所述的风叶组件，其特征在于，所述齿谷(111)基元级的重心沿圆周方向的弯角θ与所述基元级相对半径
Figure FDA0003052184430000021
的关系为：
Figure FDA0003052184430000022
Figure FDA0003052184430000023
其中，D5＝-19,048.61676，D4＝41507.84992，D3＝-35008.96624，D2＝14336.15152，D1＝-2839.33946，D0＝217.3389；E4＝-10567.84387，E3＝33872.60448，E2＝-40360.65828，E1＝21207.48715，E0＝-4135.28855。
8.根据权利要求7所述的风叶组件，其特征在于，所述齿谷(111)基元级的重心沿圆周方向的弯角为0～19°。
9.根据权利要求7所述的风叶组件，其特征在于，所述齿谷(111)基元级的重心在轴向的相对位置Pz沿叶展方向的分布规律为：
Figure FDA0003052184430000024
Figure FDA0003052184430000025
其中，F5＝-64.57831，F4＝237.42563，F3＝-344.10808，F2＝245.67914，F1＝-86.33916，F0＝11.95020；G3＝0.68395，G2＝-0.62971，G1＝0.18075，G0＝-0.01647。
10.一种风机组件，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的风叶组件。
11.根据权利要求10所述的风机组件，其特征在于，所述风叶组件设有对称设置的两个。
12.根据权利要求11所述的风机组件，其特征在于，在所述齿状结构的齿谷(111)数为4个，齿峰(112)数为3个时，沿径向向边缘线延伸，4个所述齿谷(111)的谷底在所述齿状结构的两端连线上的周向投影距离，与叶栅间距的比值范围为：0.0262～0.0302，0.0332～0.0372、0.0427～0.0467、0.0476～0.0516。
13.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的风叶组件或如权利要求10-12任一所述的风机组件。
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