CN114087230B - 一种局部凸起波浪形叶片及离心叶轮和离心通风机 - Google Patents

一种局部凸起波浪形叶片及离心叶轮和离心通风机 Download PDF

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Abstract

本发明属于通风机领域，尤其是一种局部凸起波浪形叶片及离心叶轮和离心通风机，针对叶轮流道内的气体因为粘性而在贴近叶片工作面壁面处可能会出现边界层脱离壁面而分离，形成一定的涡区并扩大，引起较大的损失，从而降低叶轮对气体的做功效率和做功能力的问题，现提出如下方案，其包括若干叶片、前盘和后盘，若干叶片位于前盘和后盘之间，所述叶片的工作面上沿叶片弧长设置有波浪形凸起，本发明的关键在于针对后向离心通风机闭式叶轮叶片之间流道内的边界层分离，设置了一系列局部凸起的波浪形，以抑制叶道内的边界层分离的程度，降低叶道内的损失，提高叶轮对气流做功的效率和做功的能力。

Description

一种局部凸起波浪形叶片及离心叶轮和离心通风机
技术领域
本发明涉及通风机技术领域，尤其涉及一种局部凸起波浪形叶片及离心叶轮和离心通风机。
背景技术
通常，后向离心通风机叶轮多为闭式叶轮，主要包括后盘、前盘及设置于其间的若干叶片，其中前盘的内孔为叶轮入口，如图1所示。
闭式叶轮的叶片流道为相邻叶片和叶轮前盘及叶轮后盘围成的通道。叶片的进出口直径、叶片形状、安装位置和叶片数决定了叶道的形状；
闭式离心叶轮内，由于叶片数不是无限多而是一定数量的有限多个叶片，因而叶道截面上沿周向的速度分布是不均匀的，这种不均匀的周向速度分布是由旋转叶道内的轴向涡流引起的，使得有限叶片数时的叶轮理论压力必定小于无限叶片数时的理论压力，前者与后者之比即为环流系数或滑移系数。
由于气体介质具有粘性，在叶道内流动会产生边界层，其厚度虽然小，对流动状态的影响却很大，气体流动时的摩擦力即产生在边界层内；边界层的存在，使叶道有效通流截面积减小，因而主气流的速度略有增加，对主气流形成了干扰，更重要的是，粘性和边界层的持续发展，叶轮流道内的气体因为粘性而在贴近叶片工作面壁面处可能会出现边界层脱离壁面而分离，形成一定的涡区并扩大，引起较大的损失，从而降低叶轮对气体的做功效率和做功能力。
发明内容
本发明是在目前广泛应用的后向离心通风机闭式叶轮内，在叶轮主要结构尺寸参数都已经设计确定的情况下，仅通过在叶片工作面设置与主气流方向垂直的系列局部微小凸起波浪形，从而试图减弱叶片通道内（尤其是叶道出口端）的边界层分离及其持续发展的程度及其导致的损失，以提高叶轮对气体做功的效率进而提高叶轮及通风机的气动性能和效率，而叶轮主要结构尺寸和进出口安装角度等尺寸参数均维持不变，而提出的一种局部凸起波浪形叶片及离心叶轮和离心通风机。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种局部凸起波浪形叶片及离心叶轮和离心通风机，包括若干叶片、前盘和后盘，若干叶片位于前盘和后盘之间，所述叶片的工作面上沿叶片弧长设置有波浪形凸起。
优选的，所述叶片为等厚圆弧形、半径为R（或多段弧线组合的复合弧线形），厚度为t。
优选的，所述叶片入口直径为D1，叶片出口直径为D2，两者之间的比值D1/ D2=0.55～0.80。
优选的，所述叶片入口安装角β1A=15°～22.5°，叶片出口安装角为β2A=28°～35°。
优选的，相邻两叶片间通道的入口宽度为W--即沿叶轮旋转方向，某一叶片的工作面（凸面）入口内端点“U”至其相邻的另一叶片非工作面（凹面）的垂直距离，其对应的位置点表示为“V1”，在该叶片的工作面与“V1”对应的位置点为“V2”,“V2”所在圆的直径为DW 。
优选的，在叶片工作面，沿叶片弧长，在大于DW和小于D2所界定的范围之内，设置系列微小局部凸起状，形成波浪形，该局部凸起波浪形在叶片工作面从后盘延伸到前盘。
优选的，该波浪形凸起，相对于叶片表面而言，凸起的高度为：h＜0.5*t，局部凸起之间沿叶片弧面呈间距相同的均匀分布，每个叶片表面的局部凸起的个数为：n=（9-19）个。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本专利的改进方案并未改变叶轮主要结构尺寸和进出口安装角度，叶片各弧线段的曲率也保持不变；
2、叶片工作面靠近外周端的一系列局部凸起波浪形，在一定程度上减弱了叶道内的边界层分离及其持续发展的程度以及其导致的损失，以提高叶轮对气体做功的效率进而提高通风机的气动性能和效率；
本发明的关键在于针对后向离心通风机闭式叶轮叶片之间流道内的边界层分离，设置了一系列局部凸起的波浪形，以抑制叶道内的边界层分离的程度，降低叶道内的损失，提高叶轮对气流做功的效率和做功的能力。
附图说明
图1为本发明提出的一种局部凸起波浪形叶片及离心叶轮和离心通风机的叶轮剖面示意图；
图2为本发明提出的一种局部凸起波浪形叶片及离心叶轮和离心通风机的常规叶轮叶片图；
图3为本发明提出的一种局部凸起波浪形叶片及离心叶轮和离心通风机的叶轮立体结构示意图；
图4为本发明提出的一种局部凸起波浪形叶片及离心叶轮和离心通风机的叶轮叶片图；
图5为本发明提出的一种局部凸起波浪形叶片及离心叶轮和离心通风机的图4中Ⅰ部放大图；
图6为本发明提出的一种局部凸起波浪形叶片及离心叶轮和离心通风机的实施例一与对比样机一的静压效率对比曲线图；
图7为本发明提出的一种局部凸起波浪形叶片及离心叶轮和离心通风机的实施例二与对比样机二的静压效率对比曲线图。
图中：1叶片、101波浪形凸起、2前盘、3后盘。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例相关尺寸
表1
尺寸 D2 Dw t h n
单位 毫米 毫米 毫米 毫米 个
实施例一 263 214.8 2.5 0.3 16
实施例二 526 429.6 2.5 0.5 12
实施例一
参照图3-5，一种局部凸起波浪形叶片及离心叶轮和离心通风机，包括若干叶片1、前盘2和后盘3，若干叶片1位于前盘2和后盘3之间，所述叶片1的工作面上沿叶片1弧长设置有波浪形凸起101。
本实施例中，所述叶片1为等厚圆弧形、半径为R（或多段弧线组合的复合弧线形），厚度为t=2.5毫米。
本实施例中，所述叶片1入口直径为D1=159毫米，叶片1出口直径为D2=263毫米。
本实施例中，所述叶片1入口安装角β1A=17.5°，叶片1出口安装角为β2A=30°。
本实施例中，相邻两叶片1间通道的入口宽度为W--即沿叶轮旋转方向，某一叶片1的工作面（凸面）入口内端点“U”至其相邻的另一叶片1非工作面（凹面）的垂直距离，其对应的位置点表示为“V1”，在该叶片1的工作面与“V1”对应的位置点为“V2”,“V2”所在圆的直径为DW =214.8毫米。
本实施例中，在叶片1工作面，沿叶片1弧长，在大于DW和小于D2所界定的范围之内，设置系列微小局部凸起状，形成波浪形，该局部凸起波浪形在叶片1工作面从后盘3延伸到前盘2。
本实施例中，该波浪形凸起101，相对于叶片1表面而言，凸起的高度为：h=0.3毫米，局部凸起之间沿叶片1弧面呈间距相同的均匀分布，每个叶片1表面的局部凸起的个数为：n=16个。
实施例一是在对比样机一的基础上设置了叶片1外周系列局部凸起的波浪形改进而成，叶轮和通风机其它主要尺寸均保持不变，相关尺寸见表1。
参照图6，实施例一和对比样机一的静压效率曲线对比；最高静压效率工况点性能参数对比：
表2
实施例一与对比样机一相比，最高工况时，静压提高了6.4Pa，静压效率提高了1.01%。
实施例二
参照图3-5，一种局部凸起波浪形叶片及离心叶轮和离心通风机，包括若干叶片1、前盘2和后盘3，若干叶片1位于前盘2和后盘3之间，所述叶片1的工作面上沿叶片1弧长设置有波浪形凸起101。
本实施例中，所述叶片1为等厚圆弧形、半径为R（或多段弧线组合的复合弧线形），厚度为t=2.5毫米。
本实施例中，所述叶片1入口直径为D1=318毫米，叶片1出口直径为D2=526毫米。
本实施例中，所述叶片1入口安装角β1A=17.5°，叶片1出口安装角为β2A=30°。
本实施例中，相邻两叶片1间通道的入口宽度为W--即沿叶轮旋转方向，某一叶片1的工作面（凸面）入口内端点“U”至其相邻的另一叶片1非工作面（凹面）的垂直距离，其对应的位置点表示为“V1”，在该叶片1的工作面与“V1”对应的位置点为“V2”,“V2”所在圆的直径为DW=429.6毫米 。
本实施例中，在叶片1工作面，沿叶片1弧长，在大于DW和小于D2所界定的范围之内，设置系列微小局部凸起状，形成波浪形，该局部凸起波浪形在叶片1工作面从后盘3延伸到前盘2。
本实施例中，该波浪形凸起101，相对于叶片1表面而言，凸起的高度为：h=0.5毫米，局部凸起之间沿叶片1弧面呈间距相同的均匀分布，每个叶片1表面的局部凸起的个数为：n=12个。
实施例二是在对比样机二的基础上设置了叶片1外周系列局部凸起的波浪形改进而成，叶轮和通风机其它主要尺寸均保持不变，相关尺寸见表1。
参照图7，实施例二和对比样机二的静压效率曲线对比；最高静压效率工况点性能参数对比：
表3
实施例二与对比样机二相比，最高静压效率工况时，静压提高了5.9Pa，静压效率提高了1.23%。
本发明的改进方案，主要是在叶轮、进风口及通风机主要尺寸不改变的情况下，通过在叶片1工作面设置系列局部凸起的波浪形，在一定程度上抑制了边界层分离和持续发展恶化，从而减小了边界层分离所导致的主气流通道面积减小和较大的损失，故在一定程度上提高了叶轮的做功能力和做功效率，提高了通风机的性能和效率、降低了能耗和噪声，且简便易行，具有积极的意义。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种局部凸起波浪形叶片，包括若干叶片（1）、前盘（2）和后盘（3），若干叶片（1）位于前盘（2）和后盘（3）之间，其特征在于，所述叶片（1）的工作面上沿叶片（1）弧长设置有波浪形凸起（101）；所述叶片（1）为等厚圆弧形、半径为R，厚度为t；所述叶片（1）入口直径为D1，叶片（1）出口直径为D2，两者之间的比值D1/ D2=0.55～0.80；所述叶片（1）入口安装角β1A=15°～22.5°，叶片（1）出口安装角为β2A=28°～35°；相邻两叶片（1）间通道的入口宽度为W，为叶片（1）的工作面入口内端点“U”至其相邻的另一叶片（1）非工作面的垂直距离，其对应的位置点表示为“V1”，在该叶片（1）的工作面与“V1”对应的位置点为“V2”,“V2”所在圆的直径为DW；在叶片（1）工作面，沿叶片（1）弧长，在大于DW和小于D2所界定的范围之内，设置系列微小局部凸起状，形成波浪形，构成波浪形凸起（101），波浪形凸起（101）在叶片（1）工作面从后盘（3）延伸到前盘（2）；所述波浪形凸起（101）相对于叶片（1）表面的凸起的高度为：h＜0.5*t；每个叶片（1）表面的局部凸起的个数为：n=9-19个。
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