CN113669299A

CN113669299A - 风叶组件及电器

Info

Publication number: CN113669299A
Application number: CN202010876927.7A
Authority: CN
Inventors: 雷国茂; 陈飞帆; 王凯; 张乾
Original assignee: Midea Group Co Ltd; GD Midea Environment Appliances Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Midea Group Co Ltd; GD Midea Environment Appliances Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2020-05-15
Filing date: 2020-08-27
Publication date: 2021-11-19
Anticipated expiration: 2040-08-27
Also published as: CN113669299B

Abstract

本发明公开了一种风叶组件和电器，其中，风叶组件包括中心盘和多个风叶，多个风叶间隔地设置在中心盘的外周面上，风叶的远离中心盘的端部至中心盘的中心的距离为R；每个所述叶片的迎风面上设置有凹部，所述凹部分布在所述迎风面上距离所述中心盘的中心为0.6R至0.95R的区域内。采用本发明的风叶组件不仅减小了不同速度流层之间的摩擦阻力系数，降低了流体内部的能量损失，而且，由于凹部设置在风叶的部分迎风面上，不会对风叶的强度产生影响，从而可保证风叶的正常使用周期。

Description

风叶组件及电器

技术领域

本发明涉及风叶技术领域，特别涉及一种风叶组件及电器。

背景技术

风叶组件在高速转动时，气流与风叶表面具有较大的摩擦，这不仅会影响风叶组件的风速和风量，还增加了电机的功耗。随着仿生非光滑减阻技术在泳衣材料、飞机船舶表面制造等领域的应用，现有技术中有人提出了采用在风叶上设置凹部的方式来降低风叶表面气流的摩擦，但仅作为辅助手段，随意地将凹部布置到风叶表面上，减阻效果不明显。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，根据本发明的一方面，提出了一种风叶组件，通过在风叶组件的风叶的迎风面上科学地布置凹部，从而有效地减小了不同速度流层之间的摩擦阻力系数，从而降低流体内部的能量损失。此外，根据本发明的另一方面，还提出一种具有上述风叶组件的电器。

根据本发明的一方面，提供了一种风叶组件，包括中心盘和多个风叶，多个所述风叶间隔地设置在所述中心盘的外周面上，所述风叶的远离所述中心盘的端部至所述中心盘的中心的距离为R；每个所述叶片的迎风面上设置有凹部，所述凹部分布在所述迎风面上距离所述中心盘的中心为0.6R至0.95R的区域内。

根据本发明的一方面提供的风叶组件，至少具有如下有益效果：在风叶的迎风面上布置凹部，当气流流经凹部时，气流会在凹部处产生旋涡，通过旋涡将流经的凹部的气流与外部的气流接触变成了气-气接触，也即，通过凹部的旋涡使原来的滑动摩擦转变成滚动摩擦，这样就减小了不同速度流层之间的摩擦阻力，降低了流体内部的能量损失；并且，由于凹部被设置在风叶的部分迎风面上，不会对风叶的强度产生影响，从而可保证风叶的正常使用周期。

根据本发明的一些实施例，所述凹部分布在所述迎风面上距离所述中心盘的中心为0.7R至0.9R的区域内。

根据本发明的一些实施例，所述风叶厚度为h，所述凹部的深度范围为0.3h至0.5h。

根据本发明的一些实施例，单个所述风叶的所述凹部在所述迎风面的正投影面积之和与单个所述风叶的迎风面面积的比值为0.1到0.16。

根据本发明的一些实施例，每个所述风叶的所述迎风面上设置的所述凹部呈规则图案排列。

根据本发明的一些实施例，多个所述凹部呈阵列设置在所述迎风面上。

根据本发明的一些实施例，所述阵列中相邻两列的三个相邻的所述凹部呈正三角形排布。

根据本发明的一些实施例，所述凹部为球冠状结构。

根据本发明的一些实施例，每两个相邻的凹部的中心间距是单个凹部直径的两倍。

根据本发明的另一方面，还提供了一种电器，包含有根据本发明一方面各实施例所述的风叶组件。

根据本发明另一方面各实施例的电器，至少具有如下有益效果：本发明所提供的电器采用本发明一方面各实施例所提供的风叶组件，可以减小不同速度流层之间的摩擦阻力，降低流体内部的能量损失，进而降低电器的能耗，节省了使用成本；并且，由于凹部只设置在风叶的部分迎风面上，不会对风叶的强度产生影响，从而可保证风叶的正常使用周期，保障电器的正常使用寿命。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的风叶组件的示意图；

图2为本发明实施例的风叶组件的风叶结构的局部示意图；

图3为本发明实施例的风叶组件的凹部排列示意图；

图4为本发明实施例的风叶组件的凹部结构示意图。

附图标记：

风叶组件100、风叶110、迎风面120、中心盘130；

凹部200。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位的描述，例如上、下、前、后、左、右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。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

根据本发明的一方面，提供了一种风叶组件100。图1为本发明实施例的风叶组件100的示意图。

如图1所示，风叶组件100包括中心盘130和风叶110，风叶110与中心盘130固定连接，风叶110的数量可以根据实际需要设置为两个或更多。风叶110等距间隔地设在中心盘130的外周面上。风叶110远离中心盘130的端部至中心盘130的中心的距离为R。在每个风叶110的迎风面120上设置有凹部200，且凹部200分布在距离中心盘130的中心为0.6R至0.95R的区域内。凹部200的数量可以根据实际需要设置为两个或更多。

当风叶组件100开始转动时，气流流经凹部200，气流会在凹部200处产生旋涡，通过凹部200产生的旋涡将流经凹部200处的气流与外部的气流接触变成了气-气接触，而对于没有设置凹部200的风叶组件100，其表面流经的空气之间是气-固接触。也就是说，通过凹部200产生的旋涡可以使没有凹部200设置时的原来的滑动摩擦转变成滚动摩擦，这样就可以降低摩擦系数。在同等条件下，由于滚动摩擦阻力远小于滑动摩擦阻力，通过设置凹部200可以减小不同速度流层之间的摩擦阻力，并降低了流体内部的能量损失；并且，凹部200分布在距离中心盘130的中心为0.6R至0.95R的区域内，能有效降低摩擦阻力系数，降低气流经过此区域的摩擦阻力，从而降低了流体内部的能量损失，并且不会对风叶110的强度产生影响，从而可保证风叶110的正常使用周期。

在本发明的一些实施例中，凹部200设置在迎风面120上距离中心盘130的中心为0.7R至0.9R的区域内，能进一步降低摩擦阻力系数，降低气流经过此区域的摩擦阻力，从而降低了流体内部的能量损失，并且对风叶110强度的影响更小，更利于保证风叶110的正常使用周期。

下文将通过具体实施例来展现凹部200在在对应风叶110的迎风面120上距离中心盘130的中心为0.6R至0.95R的区域内对摩擦阻力系数的影响。

在本发明的一些实施例中，凹部200呈规则图案设置在迎风面120上，这样布置的目的在于减少多个凹部200之间形成的旋涡之间的相互干扰，进一步降低摩擦阻力系数。

如图2所示，凹部200呈环形阵列配置在迎风面120上。由于凹部200呈环形阵列，可以使每个凹部200形成的小旋涡均匀地作用在风叶110上，这样可以进一步减小不同速度流层之间的摩擦阻力，降低了流体内部的能量损失。另外，由于相同尺寸的平面图形中，圆的面积最小，因此，在达到相同阻力系数的情况下，呈环形阵列设置的凹部200的数量也相对于其他规则图案较少，这样可以进一步保障风叶110的强度。

可以理解的是，凹部200还可呈矩阵或其它阵列排列，在此不作详述。

如图3所示，在本发明的一些实施例中，凹部200组成的呈规则图案排列中，相邻两列的三个相邻凹部200呈正三角形排列，通过将相邻两列中的三个相邻的凹部200按正三角形排列，能使得风叶110粘性阻力较大降低的情况下，尽可能的减少压差阻力的增加，从而使气流通过凹部200时更加顺畅，从而可以保证达到较好的减阻效果。

本发明中的凹部200可以为球冠形结构，球冠的高度(即凹部200的深度)可以根据实际需要设置。凹部200的深度越深，风叶110的粘性阻力减少，气流流动时的摩擦阻力系数越小。在一些实施例中，凹部200配置为半球形结构。可以理解的是，凹部200可以设置为其它任意形状，只要气流流经凹部200时能使气流在凹部200内部产生旋涡即可。

在本发明的一些优选实施例中，相邻两个凹部200的中心间距设置为单个凹部200直径的两倍。凹部200的间隔采用如此的尺寸配合，有利于保障风叶110的强度，并且进一步减少相邻凹部200之间形成的旋涡之间的相互干扰，进一步降低摩擦阻力系数。

在本发明的一些实施例中，为更好地降低气流流动时的摩擦阻力系数，同时又满足风叶110的强度要求，当风叶110厚度为h时，凹部200的深度可以设置为0.3h到0.5h。采用如此的尺寸配合，既可以减小不同速度流层之间的摩擦阻力，又可以降低流体内部的能量损失，同时也不会对风叶110的强度产生影响。具体地，在本发明的一些实施例中，当风叶110的厚度为2mm时，凹部200的深度为1mm。

凹部200数量与风叶110强度、压差阻力相关。凹部200的数量越多，风叶110的粘性阻力降低的越多，但是由于凹部200数量的增多，风叶110的迎风面120面积会相应增大，这将导致风叶110的压差阻力变大，同时由于凹部200数量的增多，风叶110的强度会变小。基于此，本发明一些实施例在考虑了风叶110的压差阻力、强度、粘性阻力等因素的情况下，将单个风叶110上的凹部200在迎风面120上正投影面积之和与单个风叶110上迎风面120面积的比值范围为0.1到0.16。具体地，在本发明的一些实施例中，单个风叶110上的凹部200在迎风面120上正投影面积之和与单个风叶110上迎风面120面积的比值为0.146。

为了进一步展现出凹部200尺寸、排布方式以及在风叶110的迎风面120上的位置对风叶组件100性能的影响，本发明给出了若干具体实施例进行说明。

在下述具体实施例中，均采用风叶110直径为350mm的风叶组件100，风叶组件100具有9个风叶110，每个风叶110的厚度为2mm，转速为700 RPM。当未在风叶110的迎风面120上布置凹部200时，测得风叶组件100的摩擦阻力系数为1.38。

第一组实施例

本组实施例主要是测试凹部200深度对摩擦阻力系数的影响。

在风叶110的迎风面120上布置多个凹部200，且多个凹部200设置为环形阵列，每个凹部200为球冠型结构，单个风叶110的迎风面120面积配置为6478mm2，单个风叶110上凹部200在迎风面120正投影面积之和为940mm2，凹部200分布在每一片风叶110的迎风面120上距离中心盘130的中心为R1至R2的区域内，其中，R1＝0.91R，R2＝0.65R。测试结果如表1：

表1

凹部深度	0.4mm	0.6mm	0.8mm	1mm
					摩擦阻力系数	1.32	1.29	1.28	1.26

由表1可以看出，风叶110的摩擦阻力系数随着凹部200深度的增加而减小，当凹部200深度与凹部200的半径相等的时候，减阻效果最好，但是考虑到风叶110的强度，凹部200深度设置为0.3h-0.5h。

第二组实施例

本组实施例主要是测试凹部200的排列方式对摩擦阻力系数的影响。

在风叶110的迎风面120上布置多个凹部200，且每个凹部200为球冠型结构，凹部200深度为1mm，单个风叶110的迎风面120面积配置为6478mm²，单个风叶110上凹部200在迎风面120正投影面积之和为940mm²，凹部200分布在每一片风叶110的迎风面120上距离中心盘130的中心为R1至R2的区域内，其中，R1＝0.91R，R2＝0.65R。测试结果如表2：

表2

凹部排布方式	无规则	环形阵列	正三角形阵列
				摩擦阻力系数	1.31	1.29	1.26

由表2可以看出，凹部200的排列越规则，凹部200之间产生的旋涡之间产生的干扰越小，气流通过凹部200时更加顺畅，相应的摩擦阻力系数越小。

第三组实施例

本组实施例主要是测试凹部200在迎风面120上的位置对摩擦阻力系数的影响。

在风叶110的迎风面120上布置多个凹部200，且多个凹部200设置为环形阵列，每个凹部200为球冠型结构，凹部200深度为1mm，单个风叶110的迎风面120面积配置为6478mm²，单个风叶110上凹部200在迎风面120正投影面积之和为940mm²。测试结果如表3和表4：

表3

表4

由表3和表4可以看出，凹部200分布位置靠近中心盘130的中心，即R1≤0.5R，风叶110的摩擦阻力系数与未设置凹部200的风叶110的摩擦阻力系数接近；凹部200分布位置位于风叶110的中间位置，即0.5R≤R1≤0.8R，0.3R≤R2≤0.5R，风叶110的摩擦阻力系数相对于未设置凹部200的风叶110而言有一定的下降，下降比例小于或等于5％；凹部200分布位置位于远离中心盘130的中心，即0.6R≤R1≤0.7R，0.9R≤R2≤0.95R，相对于未设置凹部200的风叶110而言摩擦阻力系数有较大幅度的下降，下降比例在7.2％至11.59％之间。

由此可见，将凹部200分布在迎风面120上距离中心盘130的中心为0.6R至0.95R的区域内，可以较大幅度的减小不同速度流层之间的摩擦阻力，降低流体内部的能量损失，进而降低电器的能耗，节省使用成本；并且，由于凹部200只设置在风叶110的部分迎风面120上，不会对风叶110的强度产生影响，从而可保证风叶110的正常使用周期，保障电器的正常使用寿命。

第四组实施例

本组实施例主要是测试凹部200在迎风面120的正投影面积之和与单个风叶110的面积的比例对摩擦阻力系数的影响。

在风叶110的迎风面120上布置多个凹部200，且多个凹部200设置为环形阵列，每个凹部200为球冠型结构，单个风叶110的迎风面120面积配置为6478mm²，凹部200分布在每一片风叶110的迎风面120上距离中心盘130的中心为R1至R2的区域内，其中，R1＝0.91R，R2＝0.65R。测试结果如表5：

表5

凹部面积占比	10％	14.6	16
				摩擦阻力系数	1.33	1.28	1.26

由表5可以看出，凹部200面积越大，风叶110的摩擦阻力系数越小，但凹部200面积占比与风叶110强度、压差阻力相关，凹部200所占面积越大，风叶110的粘性阻力降低越多，但是由于凹部200面积变大，风叶110的迎风面120面积变大，导致风叶110的压差阻力变大，同时由于凹部200数量增多，风叶110的强度也会变小，仿真优化以及实验验证，凹部200面积占比在14.6％左右时，减阻效果、风叶的强度俱佳。

此外，本发明的另一方面还提供了一种电器，包含有根据本发明的一方面所提供的风叶组件100。

由于本发明另一方面各实施例的电器采用了本发明一方面各实施例的风叶组件100，在风叶110的迎风面120的一部分上布置凹部200，当气流流经凹部200时，气流会在凹部200产生旋涡，通过旋涡将流经的凹部200内部的气流与外部的气流接触变成了气-气接触，从而减小了不同速度流层之间的摩擦阻力，降低了流体内部的能量损失，进而降低了电器的能耗，节省了使用成本。并且，由于凹部200只设置在风叶110迎风面120的一部分上，并不会对风叶110的强度产生影响，从而可保证风叶110的正常使用周期，避免保证生活电器的正常使用。

可以理解的是，本发明另一方面实施例所指的电器可以是风扇、空调器、风机等，也可以是本发明上述实施例的风叶组件100适应的其它生活电器。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims

1.一种风叶组件，其特征在于：包括

中心盘；

多个风叶，多个所述风叶间隔地设置在所述中心盘的外周面上，所述风叶的远离所述中心盘的端部至所述中心盘的中心的距离为R；

每个所述叶片的迎风面上设置有凹部，所述凹部分布在所述迎风面上距离所述中心盘的中心为0.6R至0.95R的区域内。

2.根据权利要求1所述的风叶组件，其特征在于，所述凹部分布在所述迎风面上距离所述中心盘的中心为0.7R至0.9R的区域内。

3.根据权利要求1所述的风叶组件，其特征在于，所述风叶厚度为h，所述凹部的深度范围为0.3h至0.5h。

4.根据权利要求1所述的风叶组件，其特征在于，单个所述风叶的所述凹部在所述迎风面的正投影面积之和与单个所述风叶的迎风面面积的比值为0.1到0.16。

5.根据权利要求1至4任一项所述的风叶组件，其特征在于，每个所述风叶的所述迎风面上设置的所述凹部呈规则图案排列。

6.根据权利要求5所述的风叶组件，其特征在于，多个所述凹部呈阵列设置在所述迎风面上。

7.根据权利要求6所述的风叶组件，其特征在于，所述阵列中相邻两列的三个相邻的所述凹部呈正三角形排布。

8.根据权利要求1至4任一项所述的风叶组件，其特征在于，所述凹部为球冠状结构。

9.根据权利要求8所述的风叶组件，其特征在于，每两个相邻的凹部的中心间距是单个凹部直径的两倍。

10.一种电器，其特征在于，包含有如权利要求1至9任一项所述的风叶组件。