CN204553332U - 一种仿生非光滑表面离心风机叶片 - Google Patents
一种仿生非光滑表面离心风机叶片 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种仿生非光滑表面离心风机叶片。当气流流过风机叶轮流道时由于黏性作用受到叶片表面摩擦阻力，产生流动损失；风机在小流量下运行时，会发生不稳定流动状态，噪声升高，严重影响风机运行效率。本实用新型包括叶片体和表面颗粒；叶片体的内部中空，两壁面均焊有表面颗粒；表面颗粒可以为球体、椭球体、圆柱体、立方体或棱柱体，表面颗粒的体积为1～2mm3；所有的表面颗粒可呈矩阵排布，行间距和列间距相等，也可呈直线、圆弧波浪形或锯齿形排布。本实用新型采用仿生非光滑技术改变近壁区流场，有效增加叶片非光滑表面上粘性底层的厚度，减小壁面附近区域内的速度梯度，继而减小壁面摩擦阻力，降低流动损失。
Description
技术领域
本实用新型属于通风设备领域，涉及离心通风机，具体涉及一种仿生非光滑表面离心风机叶片。
背景技术
据调查，风机用电约占全国用电的10%。国家要求风机的效率不得低于70%，而现有风机的平均运行效率却只有40%—60%，可见风机的节能潜力是十分可观的。风机通常可分为离心风机、轴流风机和混流风机三类，其中离心风机的使用量最大，因此，离心风机能否安全、经济、可靠、高效的运行，一直为风机设计、制造、科研、以及使用各部门所共同关注。
由于存在旋转部件、叶轮流道结构曲率较大以及气流粘性的影响等等，离心风机内部呈现出非常复杂的三维非定常流动。当气流流过风机叶轮流道时，会由于黏性作用受到叶片表面摩擦阻力，产生流动损失，进而引起风机全压的降低，影响风机性能。风机在小流量下运行时，会发生不稳定流动状态，造成流动失稳，使流动损失增大，噪声升高，严重影响着风机的运行效率，甚至有可能导致灾难性事故的发生。
生物经过亿万年的进化，形成了适应自身环境的体表结构，其表面阻力非常低。因此通过仿生学的研究，设计出具有减阻效果的风机叶片表面结构，是一种有效的减阻方法，并且不会给风机叶片带来附加设备或额外能量消耗及空间占用，也不会对流体造成污染，仅依靠直接改变叶片表面形状就可以起到很好的减阻效果，提高效率，降低噪声。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种仿生非光滑表面离心风机叶片，采用仿生非光滑技术改变近壁区流场，有效增加叶片非光滑表面上粘性底层的厚度，减小壁面附近区域内的速度梯度，继而减小壁面摩擦阻力，降低流动损失，减小能耗，提高风机效率。
本实用新型包括叶片体和表面颗粒；所述叶片体的内部中空，两壁面均焊有表面颗粒；所述的表面颗粒可以为球体、椭球体、圆柱体、立方体或棱柱体，表面颗粒的体积为1～2mm3。所有的表面颗粒可呈矩阵排布，行间距和列间距相等，也可呈直线、圆弧波浪形或锯齿形排布。
所述表面颗粒与叶片体的材料相同。
所述的表面颗粒也可呈分块矩阵排布，分块矩阵的所有矩阵块为阶数相等的方阵。
所述的表面颗粒也可以矩阵块为重复单元呈锯齿形排布。
本实用新型的有益效果：
本实用新型通过对离心风机叶片的优化设计，在叶片体壁面规则排列表面颗粒，流体流经表面颗粒处时，会在表面颗粒之间形成低速旋转的流动，当流体沿叶片壁面流动时，会从表面颗粒上部流过壁面，形成涡垫效应，使近壁区湍流强度减小，湍动能的损耗降低；并增加了非光滑表面上粘性底层的厚度，减小了壁面附近区域内的速度梯度，从而减小了非光滑表面的摩擦阻力，能耗减小，风机效率提高。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2-1为图1中表面颗粒为球体时的A部分局部放大图；
图2-2为图1中表面颗粒为椭球体时的A部分局部放大图；
图2-3为图1中表面颗粒为立方体时的A部分局部放大图；
图2-4为图1中表面颗粒为三棱柱体时的A部分局部放大图；
图3-1为图1中表面颗粒呈分块矩阵排布时的A部分局部放大图；
图3-2为图1中表面颗粒以矩阵块为重复单元呈锯齿形排布时的A部分局部放大图；
图3-3为图1中表面颗粒呈锯齿形排布时的A部分局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，一种仿生非光滑表面离心风机叶片，包括叶片体1和表面颗粒3；叶片体1的内部中空，两壁面均焊有表面颗粒3；表面颗粒3与叶片体1的材料相同。
如图2-1、2-2、2-3和2-4所示，表面颗粒3可以为球体、椭球体、立方体或三棱柱体，表面颗粒3的体积为1mm3。
如图1所示，所有表面颗粒3可呈矩阵排布，行间距和列间距相等。
如图3-1所示，表面颗粒3可呈分块矩阵排布，分块矩阵的所有矩阵块为阶数相等的方阵。
如图3-2所示，表面颗粒3可以矩阵块为重复单元呈锯齿形排布。
如图3-3所示，表面颗粒3可呈锯齿形排布。
流体流经表面颗粒3处时，会在表面颗粒之间形成低速旋转的流动，当流体沿叶片壁面流动时，会从表面颗粒上部流过壁面，形成涡垫效应，使近壁区湍流强度减小，湍动能的损耗降低；并增加非光滑表面上粘性底层的厚度，减小壁面附近区域内的速度梯度，从而减小了非光滑表面的摩擦阻力，能耗减小，风机效率提高。
Claims (4)
1.一种仿生非光滑表面离心风机叶片，包括叶片体和表面颗粒，其特征在于：
所述叶片体的内部中空，两壁面均焊有表面颗粒；所述的表面颗粒为球体、椭球体、圆柱体、立方体或棱柱体，表面颗粒的体积为1～2mm3；所有的表面颗粒呈矩阵、直线、圆弧波浪形或锯齿形排布，呈矩阵排布时，行间距和列间距相等。
2.根据权利要求1所述的一种仿生非光滑表面离心风机叶片，其特征在于：所述表面颗粒与叶片体的材料相同。
3.根据权利要求1所述的一种仿生非光滑表面离心风机叶片，其特征在于：所述的表面颗粒呈分块矩阵排布，分块矩阵的所有矩阵块为阶数相等的方阵。
4.根据权利要求1所述的一种仿生非光滑表面离心风机叶片，其特征在于：所述的表面颗粒以矩阵块为重复单元呈锯齿形排布。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN108980101A (zh) * | 2018-08-02 | 2018-12-11 | 江苏大学镇江流体工程装备技术研究院 | 一种基于鲨鱼表面减阻技术的仿生叶片 |
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2015
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109737095A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-10 | 江苏大学 | 一种仿生离心泵叶片 |
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