CN204553333U - 一种凹槽形仿生非光滑表面离心风机叶片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种凹槽形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，严重影响风机的运行效率。本实用新型包括叶片体；叶片体的两侧面均开设有沿叶片体横向等距设置的k个凹槽组，每个凹槽组包括等距设置的c个凹槽；同一个凹槽组的c个凹槽沿叶片体的根部至尖部方向呈直线、圆弧波浪形或锯齿形排列；凹槽的形状为棱柱，其横截面呈方形或梯形。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，具体涉及一种凹槽形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，提供一种凹槽形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，降低壁面附近区域内的速度梯度，减小近壁区湍流强度，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；所述叶片体的内部中空，两壁面均开设有沿叶片体横向等距设置的k个凹槽组，每个凹槽组包括等距设置的c个凹槽；靠近叶片体边沿的凹槽与叶片体边沿的间距均为10～20mm；靠近叶片体根部的凹槽与叶片体根部的间距相等，均为10～20mm；相邻凹槽组的间距及凹槽组中相邻两个凹槽的间距均为d；k的具体取值根据叶片体的宽度而定，保证相邻凹槽组的间距d为5～10mm；c的具体取值根据相邻两个凹槽的间距d而定，使得凹槽与叶片体尖部的间距为10～20mm；同一个凹槽组的c个凹槽沿叶片体的根部至尖部方向呈直线、圆弧波浪形或锯齿形排列；凹槽的形状为棱柱，其横截面呈方形或梯形。
所述凹槽的形状也可为倒置的棱锥，其横截面呈三角形。
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，在叶片壁面上开设规则排列的凹槽，流体流经凹槽处时，会在凹槽中形成低速旋转的流动，当流体沿叶片壁面流动时，会从凹槽上部流过壁面，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为本实用新型中凹槽的横截面呈三角形时的示意图；
图3为本实用新型中凹槽的横截面呈方形时的示意图；
图4为本实用新型中凹槽的横截面呈梯形时的示意图。
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，一种凹槽形仿生非光滑表面离心风机叶片，包括叶片体1；叶片体1的内部中空，两壁面均开设有沿叶片体1横向等距设置的k个凹槽组，每个凹槽组包括等距设置的c个凹槽2；靠近叶片体1边沿的凹槽与叶片体1边沿的间距均为15mm；靠近叶片体1根部的凹槽2与叶片体1根部的间距均为15mm；相邻凹槽组的间距及凹槽组中相邻两个凹槽的间距均为d；k的具体取值根据叶片体1的宽度而定，保证相邻凹槽组的间距d为5～10mm中的一个值；c的具体取值根据相邻两个凹槽的间距d而定，使得凹槽2与叶片体1尖部的间距为15mm；同一个凹槽组的c个凹槽2沿叶片体1的根部至尖部方向呈直线排列。
如图2所示，凹槽2的形状可为倒置的棱锥，其横截面呈三角形。
如图3和4所示，凹槽2的形状可为棱柱，其横截面可以呈方形或梯形。
流体流经凹槽2处时，会在凹槽中形成低速旋转的流动，当流体沿叶片壁面流动时，会从凹槽上部流过壁面，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。
Claims (1)
1.一种凹槽形仿生非光滑表面离心风机叶片，包括叶片体，其特征在于：
所述叶片体的内部中空，两壁面均开设有沿叶片体横向等距设置的k个凹槽组，每个凹槽组包括等距设置的c个凹槽；靠近叶片体边沿的凹槽与叶片体边沿的间距均为10～20mm；靠近叶片体根部的凹槽与叶片体根部的间距相等，均为10～20mm；相邻凹槽组的间距及凹槽组中相邻两个凹槽的间距均为d；k的具体取值根据叶片体的宽度而定，保证相邻凹槽组的间距d为5～10mm；c的具体取值根据相邻两个凹槽的间距d而定，使得凹槽与叶片体尖部的间距为10～20mm；同一个凹槽组的c个凹槽沿叶片体的根部至尖部方向呈直线、圆弧波浪形或锯齿形排列；凹槽的形状为棱柱或倒置的棱锥；棱柱的横截面呈方形或梯形；棱锥的横截面呈三角形。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107269579A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-10-20 | 广东美的制冷设备有限公司 | 离心风轮及具有其的空调器 |
| CN109733491A (zh) * | 2019-03-08 | 2019-05-10 | 吉林大学 | 一种基于数学模型布置的仿生非光滑减阻降噪贴膜 |
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2015
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