CN220185396U - 轴流风机、温控装置及数据中心 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种轴流风机、温控装置及数据中心。本申请提供的轴流风机包括叶轮、轴体、导风圈及支撑件，叶轮转动连接于轴体，导风圈环绕叶轮且与叶轮同轴设置，支撑件固定连接导风圈与轴体，导风圈朝向叶轮的内壁设有凹槽，叶轮的叶尖与凹槽相对且与凹槽的槽壁之间存在空隙。本申请提供的轴流风机的导风圈设有凹槽，凹槽的存在能够有效减少叶尖涡的强度。此外，叶尖涡还能够被限制在凹槽内，以减小叶尖涡造成的流量损失，提升轴流风机的风量和静压效率。再者，叶尖涡在凹槽内被有效削弱，降低了叶尖涡导致的气动噪声和转静干涉噪声。故而，本申请提供的轴流风机具有较佳的性能。

Description

轴流风机、温控装置及数据中心

技术领域

本申请涉及信息与通信技术领域，尤其涉及一种轴流风机、温控装置及数据中心。

背景技术

现有的轴流风机包括导风圈和能够相对导风圈转动的叶轮，导风圈环绕叶轮设置。为了避免叶轮在转动过程中与导风圈碰撞，两者之间需存在一定的间隙。但是，在叶轮的转动过程中，由于叶轮和导风圈的间隙的存在，导致气流在叶轮的叶尖处形成叶尖涡，叶轮的叶尖为叶轮在其径向上最靠近导风圈的部分。叶尖涡会导致叶尖涡噪声，并减小轴流风机的风量，对轴流风机的性能产生不利影响。

实用新型内容

本申请的目的在于提供了一种轴流风机、温控装置及数据中心。本申请提供的轴流风机的导风圈设有凹槽，叶轮的叶尖与凹槽相对且与凹槽的槽壁之间存在空隙。凹槽的存在能够有效减少叶尖涡的强度。此外，叶尖涡还能够被限制在凹槽内，以减小叶尖涡造成的流量损失，提升轴流风机的风量和静压效率。再者，叶尖涡在凹槽内被有效削弱，降低了叶尖涡导致的气动噪声和转静干涉噪声。故而，本申请提供的轴流风机具有较佳的性能。

第一方面，本申请提供一种轴流风机。本申请提供的轴流风机包括叶轮、轴体、导风圈及支撑件，叶轮转动连接于轴体，导风圈环绕叶轮且与叶轮同轴设置，支撑件固定连接导风圈与轴体，导风圈朝向叶轮的内壁设有凹槽，叶轮的叶尖与凹槽相对且与凹槽的槽壁之间存在空隙，叶尖为叶轮在其径向上最靠近导风圈的部分。

在本申请中，叶轮的叶尖与凹槽相对且与凹槽的槽壁之间存在空隙，凹槽的存在能够有效减少叶尖涡的强度。此外，叶尖涡还能够被限制在凹槽内，以减小叶尖涡造成的流量损失，提升轴流风机的风量和静压效率。再者，叶尖涡在凹槽内被有效削弱，以降低叶尖涡导致的气动噪声和转静干涉噪声。

一些实现方式中，叶轮在参考面上的投影至少部分位于凹槽在参考面上的投影的范围内，参考面为垂直于叶轮的转动轴线的平面；或叶轮在参考面上的投影的外轮廓与凹槽在参考面上的投影的外轮廓接触，且叶轮在参考面上的投影不位于凹槽在参考面上的投影的范围内。

在本实现方式中，至少存在叶轮部分结构位于凹槽内，能够提升凹槽对叶尖涡的限制作用，进一步减小叶尖涡的强度，减小叶尖涡对主流气体的不利影响，从而进一步减少主流气体的流量损失，提升轴流风机的风量和静压效率。

一些实现方式中，轴流风机具有沿叶轮的转动轴线相对设置的进风口和出风口，叶轮旋转以驱动气体从进风口向出风口移动；

凹槽具有靠近进风口的第一侧壁以及靠近出风口的第二侧壁，第一平面为平行于叶轮的转动轴线且经过叶轮的转动轴线的平面，叶尖的截面具有依次连接的第一侧边、第二侧边和第三侧边，第一侧边和第三侧边沿平行于叶轮的转动轴线的方向相对设置，第二侧边位于叶尖靠近凹槽的一侧，第二侧边在平行于叶轮的转动轴线的方向上具有第一尺寸，第二侧壁与第一侧壁在平行于叶轮的转动轴线的方向上的最小距离为第二尺寸，第二尺寸与第一尺寸之间的比值大于或等于1.2且小于或等于3。

在本实现方式中，相对于叶尖的尺寸，凹槽的尺寸过小，叶尖涡难以被限制在凹槽内；凹槽的尺寸过大，则无法有效减小叶尖涡的强度。故而，凹槽的尺寸需在一定范围内，从而使得凹槽能够有效限制叶尖涡，并减小叶尖涡的强度。

一些实现方式中，导风圈的内壁包括与第一侧壁连接的第三侧壁，第一侧壁为平面且与第三侧壁之间存在夹角。

在本实现方式中，第一侧壁与第三侧壁之间存在夹角，以使导风圈的内壁凹陷形成凹槽。

一些实现方式中，第一侧壁与第三侧壁之间的夹角大于或等于85°且小于或等于95°。

一些实现方式中，导风圈的内壁还包括与第二侧壁连接的第四侧壁，第二侧壁为朝向第一侧壁凸起的弧面且与第四侧壁平滑过渡。

在本实现方式中，第二侧壁为朝向第一侧壁凸起的弧面，使得气体流动状态平缓变化，减小叶尖涡对主流气体的影响，降低流动损失。

一些实现方式中，第二侧壁在第一平面上的截面的外轮廓具有圆弧段，圆弧段的半径大于或等于10mm且小于或等于15mm。

在本实现方式中，可以通过设计第二侧壁的弧面的形状，进一步减小从凹槽向出风口流动的气体的阻力，进而降低流动损失。

一些实现方式中，第四侧壁为相对叶轮的转动轴线倾斜的平面，第四侧壁与叶轮的转动轴线之间的距离沿远离进风口的方向依次增大。

在本实现方式中，第四侧壁相对轴体外扩，能够增大轴流风机的静压。其中，根据能量守恒定律，面积增大时流速降低(即动能降低),压能(静压)就会增加。第四侧壁相对轴体外扩，能够将轴流风机出口处气流的部分动能转化为静压,减少出口的流动损失,提高轴流风机的静压效率。

一些实现方式中，第四侧壁与叶轮的转动轴线之间存在第一夹角，第一夹角大于0°且小于或等于20°。

在本实现方式中，可以通过设计第四侧壁相对轴体的外扩程度，进一步提高轴流风机的静压效率。

一些实现方式中，导风圈的内壁还包括第五侧壁，第五侧壁与第四侧壁连接且位于第四侧壁靠近出风口的一侧，第五侧壁相对叶轮的转动轴线倾斜的平面，第五侧壁与叶轮的转动轴线之间的距离沿靠近出风口的方向依次增大。

在本实现方式中，在第四侧壁靠近出风口的一端设置第五侧壁，第五侧壁相对第四侧壁进一步外扩，从而进一步减少出口的流动损失,提高轴流风机的静压效率。

一些实现方式中，第五侧壁与叶轮的转动轴线之间存在第二夹角，第二夹角大于第一夹角；

或第二夹角大于第一夹角且与第一夹角之间的差值大于或等于2°且小于或等于5°。

在本实现方式中，可以通过设计第五侧壁相对第四侧壁的外扩程度，进一步提高轴流风机的静压效率。

一些实现方式中，第四侧壁和第五侧壁在沿叶轮的转动轴线的方向上具有第三尺寸，第三尺寸大于或等于4mm且小于或等于10mm。

在本实现方式中，第五侧壁的轴向尺寸较大，虽然提升了静压效率，却导致导风圈的轴向尺寸过大，得不偿失。可以通过设计第五侧壁的轴向尺寸，在不增加导风圈的轴向尺寸的同时，获得较高的叠加收益。

一些实现方式中，支撑件设置于叶轮靠近出风口的一侧，支撑件与第四侧壁固定连接。

在本实现方式中，支撑件与第四侧壁固定连接，使得支撑件和扩压部实现轴向上的空间复用，气流在流过支撑件时，还能够与第四侧壁发生作用，得到叠加收益，进一步提高轴流风机的静压效率。

一些实现方式中，支撑件在沿叶轮的转动轴线的方向上具有第四尺寸，第三尺寸与第四尺寸的比值大于或等于1.3且小于或等于2。

在本实现方式中，第四侧壁和第五侧壁共同构成扩压部。支撑件和扩压部实现轴向上的空间复用，气流在流过支撑件时，还能够与扩压部发生作用。第三尺寸与第四尺寸的比值较小，也即相对支撑件扩压部的轴向尺寸过小，则削弱了扩压部的增加静压的效果；第三尺寸与第四尺寸的比值较大，也即相对支撑件扩压部的轴向尺寸过大，虽然增大了扩压部的效果，却导致导风圈的轴向尺寸过大，得不偿失。故而，通过将扩压部和支撑件的轴向尺寸的比值限定在一定范围内，能够在不增加导风圈的轴向尺寸的同时，获得较高的叠加收益。

一些实现方式中，第三尺寸与第一尺寸之间的比值大于或等于1.5且小于或等于7。

在本实现方式中，扩压部的尺寸较大，虽然增大了扩压部的效果，提升了轴流风机的静压效率，却导致导风圈的轴向尺寸过大，得不偿失。通过将扩压部和叶轮的轴向尺寸的比值限定在一定范围内，能够在不增加导风圈的轴向尺寸的同时，获得较高的静压效率。

一些实现方式中，导风圈包括第一圈体和第二圈体，第一圈体和第二圈体装配得到导风圈，第一侧壁和第二侧壁分别位于第一圈体和第二圈体，第二圈体和轴体通过支撑件固定连接。

在本实现方式中，可以先通过机械制备工艺得到完整的导风圈，再将导风圈从凹槽的第六侧壁沿导风圈的周侧分开，即可得到第一圈体和第二圈体。在安装轴流风机时，可以先将叶轮安装于轴体，再将第一圈体固定于第二圈体，以形成凹槽。第一圈体和第二圈体装配时，需将第一圈体的第一侧壁与第二圈体的第二侧壁对位。

第二方面，本申请还提供一种温控装置。本申请提供的温控装置包括压缩机、室内热交换器、膨胀阀、室外热交换器和轴流风机，压缩机、室内热交换器、膨胀阀以及室外热交换器机依次连接，形成温控系统，温控系统能够实现压缩-冷凝放热-膨胀-蒸发吸热的热量转移循环；轴流风机与室外热交换器连接，用于使得气体以一定的速度流经室外热交换器，提升热交换效率。

在本申请中，轴流风机具有较高静压效率，使得与轴流风机连接的室外热交换装置具有较高的能效，从而降低温控系统的能耗。再者，轴流风机具有较高静压效率，还能够提升与之连接的室外热交换装置的热交换效率，从而满足温控系统的制冷量需求，提升温控系统的控温能力。

第三方面，本申请还提供一种数据中心。本申请提供的数据中心包括机房和温控装置，温控装置用于控制机房内的温度。

在本申请中，数据中心的温控装置的控温能力强，使得数据中心能够保持稳定的工作状态。

附图说明

图1是本申请提供的数据中心在一些实施例中的结构示意图；

图2是图1所示温控装置组成的温控系统在一些实施例中的示意图；

图3是本申请实施例提供的轴流风机在一些实施例中的结构示意图；

图4是图3所示轴流风机的结构分解示意图；

图5是图3所示轴流风机沿叶轮的转轴轴线剖开的截面示意图；

图6是图5所示导风圈的叶尖附近的流场示意图；

图7是图3所示轴流风机在参考面上的投影示意图；

图8是图5所示轴流风机的部分结构的截面图；

图9是图4所示轴流风机的装配过程示意图；

图10是图4所示叶轮的轴测图；

图11是图4所示叶轮的俯视图；

图12是图10所示叶轮的扇叶在一些实施例中的翼型示意图；

图13是图12所示翼型的攻角-升力系数曲线；

图14是图12所示翼型的升力系数-升阻比曲线。

具体实施方式

压缩机：一种将低压气体提升为高压气体的流体机械。

膨胀阀：一种将中温高压的制冷剂液体通过其节流成为低温低压的雾状的液压制冷剂的装置。

轴流风机，主要由叶轮、导风圈和电动机三部分组成，叶轮能够在电动机的驱动下相对导风圈转动。轴流，也即平行于风机轴流动的气流。轴流风机驱动气体沿平行于风机轴的方向流动。

气动噪声：由气流直接产生的振幅和频率杂乱，且在统计上无规则的声音。

转静干涉噪声：转静干涉为风机的转动系统(例如：叶轮)与静止系统(例如：导叶)之间的相互影响。转静干涉噪声是转动系统产生的周向均匀旋流与静止系统之间发生干涉产生的声音。

静压效率(η)：风机产生的风量(Q)和在此风量下产生的风压(P)的乘积，与此时风机功率(W)的比值。也即：η＝P*Q/W。在风压和风机功率不变的条件下，风机的静压效率与风量成正比，风量越大，风机的静压效率越高。

下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。本文通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是可拆卸地连接，也可以是不可拆卸地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。“连接”、“相连”均可以指一种机械连接关系或物理连接关系，例如A与B连接或A与B相连可以指，A与B之间存在紧固的构件(如螺钉、螺栓、铆钉等)，或者A与B相互接触且A与B难以被分离。

再者，本文中的“固定”也应做广义理解，例如，“固定”可以是直接固定，也可以通过中间媒介间接固定。其中，“固定连接”是指彼此连接且连接后的相对位置关系不变。“转动连接”是指彼此连接且连接后能够相对转动。“滑动连接”是指彼此连接且连接后能够相对滑动。

本申请实施例中所提到的方位用语，例如，“上”、“下”等，仅是参考附图的方向，因此，使用的方位用语是为了更好、更清楚地说明及理解本申请实施例，而不是指示或暗指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申请实施例的限制。“多个”是指两个或多于两个。

在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本申请实施例中，术语“多个”是指两个或多于两个。此外，术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。

本申请提供一种ICT(information and communications technology，信息与通信技术)设备。ICT设备可以是指使人们和组织进入数字世界的设备，包括交换机、路由器、网络传送设备、服务器、数据中心等。ICT设备可以实现通信功能，以实现数据的传输；ICT设备还可以实现数据处理功能，能够对数据进行分析和处理。

本申请以数据中心为例进行说明。

请参阅图1，图1是本申请提供的数据中心100在一些实施例中的结构示意图。

示例性的，本申请提供的数据中心100可以包括机房1以及温控装置2。机房1可以用于存放服务器3等电子设备，服务器3的数量可以为多个。机房1的温度需要严格控制，以使电子设备能够正常运行。温控装置2则用于控制机房1内的温度，使得机房1内的温度处于一定范围内。例如：当机房1内的温度超过25℃时，温控装置2能够通过降低机房1内的空气的温度，以使机房1内的温度处于上述范围，实现对机房1内的温度的控制。温控装置2的控温能力越强，数据中心100的机房1内的温度就越稳定，使得数据中心100能够保持稳定的工作状态。

一些实施例中，温控装置2可以包括压缩机21、室内热交换器22、室内风机23、膨胀阀24、室外热交换器25以及室外风机26。其中，室内热交换器22和室内风机23均位于机房1内，室外热交换器25和室外风机26均位于机房1外，压缩机21和膨胀阀24可以分别位于机房1内和机房1外，也可以均位于机房1内或均位于机房1外，本申请的实施例对此不作限定。

请结合参阅图1和图2，图2是图1所示温控装置2组成的温控系统20在一些实施例中的示意图。

其中，温控装置2的压缩机21、室内热交换器22、膨胀阀24以及室外热交换器25依次连接，形成温控系统20。温控系统20能够实现压缩-冷凝放热-膨胀-蒸发吸热的热量转移循环。制冷剂在温控系统20中流通，起到传递热能的作用。具体地，制冷剂从室外热交换器25流入压缩机21，经压缩机21加压后进入室内热交换器22，在室内热交换器22中与机房1内的空气进行热交换。制冷剂在室内热交换器22中与机房1内的空气进行热交换后进入膨胀阀24，经由膨胀阀24降压后进入室外交换器，在室内热交换器22中与机房1内的空气进行热交换，完成一次热量转移循环。

示例性的，制冷剂在温控系统20中的热量转移循环可以是制冷循环。当制冷剂进行制冷循环时，机房1内的空气通过室内热交换器22将热量传递至制冷剂，制冷剂将热量从室内热交换器22传递至室外热交换器25，以降低机房1内的空气的温度。

请参阅图2。图2为温控系统20进行制冷循环时，制冷剂在温控系统20内的流通路径示意图。其中，图2中的空心箭头均表示低温低压的制冷剂气体的流动方向，实心箭头均表示高温高压的制冷剂气体的流动方向。

其中，压缩机21具有吸气端211和排气端212，压缩机21能够从吸气端211吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞对低温低压的制冷剂气体进行压缩后，通过排气端212排出高温高压的制冷剂气体，为热量转移循环提供动力。

如图2所示，当温控系统20进行制冷循环时，压缩机21的排气端212与室外热交换器25连接，吸气端211与室内热交换器22连接。压缩机21通过排气端212排出的高温高压的制冷剂气体在室外热交换器25中冷凝放热，变为中温高压的制冷剂液体。中温高压的制冷剂液体经过膨胀阀24的节流变为低温低压的雾状的液压制冷剂，液压制冷剂在室内热交换器22中进行蒸发吸热，变成低温低压的制冷剂气体，完成一次制冷循环。在制冷循环中，制冷剂在室内热交换器22中吸热，并通过室外热交换器25放热，将机房1内的热量转移至机房1外，降低了机房1内的温度。

请参阅图1，在本申请的实施例中，机房1内的空气通过室内热交换器22实现热交换。室内风机23与室内热交换器22连接，用于在室内热交换器22中形成空气通道，也即室内风机23能够使得机房1内的空气以一定的速度流经室内热交换器22，提升机房1内的空气与制冷剂之间的热交换的效率。示例性的，室内风机23可以采用轴流风机、离心风机或混流风机。

其中，机房1外的空气通过室外热交换器25实现热交换。室外风机26与室外热交换器25连接，用于在室外热交换器25中形成空气通道，也即室外风机26能够使得机房1外的空气以一定的速度流经室外热交换器25，提升机房1外的空气与制冷剂之间的热交换的效率。示例性的，室外风机26可以采用轴流风机。轴流风机出风量大，气流流速快，能够驱动机房1外的空气快速流动，使得机房1外的空气能够与制冷剂之间的热量能够快速交换，从而提升温控系统20的控温能力。以温控系统20进行制冷循环为例，轴流风机驱动机房1外的空气快速流动，使得机房1外的空气能够将室外热交换器25中的热量带走，进而使得机房1内的热量得到集中、有序释放，提高数据中心100的温控系统20的散热能力。

示例性的，室外热交换器25和/或室外热交换器25可以采用套管式换热器、板式换热器、或管壳式换热器。

本申请的实施例提供一种轴流风机10，以下将结合附图对轴流风机10的具体结构进行示例性说明。

请结合参阅图3和图4，图3是本申请实施例提供的轴流风机10在一些实施例中的结构示意图，图4是图3所示轴流风机10的结构分解示意图。

示例性的，轴流风机10可以包括叶轮11、轴体12、导风圈13及支撑件14。叶轮11转动连接于轴体12，导风圈13环绕叶轮11且与叶轮11同轴设置。支撑件14固定连接导风圈13与轴体12。

其中，轴流风机10具有沿叶轮11的转动轴线O-O`相对设置的进风口和出风口，叶轮11旋转推动气体从进风口向出风口移动，实现气体的输送。轴流风机10的主流气体的流向平行于叶轮11的转动轴线O-O`。

一些实施例中，支撑件14位于叶轮11朝向出风口的一侧。在本申请的实施例中，支撑件14设置于出风口，除了具有整流作用，还能够减少经过叶轮11后的气流中的周向分速度，起到回收动能的效果。

示例性的，支撑件14可以包括多个具有整流作用的导叶141。多个导叶141环绕轴体12均匀设置。

示例性的，支撑件14可以采用塑料、金属、复合材料等，可以基于成本和强度选择材料。

一些实施例中，叶轮11可以包括轮毂111和固定于轮毂111周侧的多个扇叶112。多个扇叶112沿轮毂111的周向均匀排布。叶轮11用于相对导风圈13绕轴体12转动，以推动气体从进风口向出风口沿平行于叶轮11的转动轴线O-O`的方向移动。

示例性的，扇叶112的数量可以大于或等于4且小于或等于20，本申请的实施例以叶轮11具有9个扇叶112为例进行说明。

示例性的，支撑件14的导叶141的数量可以大于或等于4且小于或等于20，且导叶141的数量与扇叶112的数量互质，避免支撑件14与叶轮11具有相同的振动频率，导致共振，影响轴流风机10的运行稳定性。

请参阅图5，图5是图3所示轴流风机10沿叶轮11的转轴轴线O-O`剖开的截面示意图。其中，图5所示的截面经过导风圈13及其凹槽130、叶轮11的轮毂111及轴体12。

一些实施例中，轮毂111朝向进风口的一侧可以为弧面，以减小进风阻力，减小轴流风机10的流动损失。

示例性的，轮毂111在第一平面上的截面的外轮廓具有圆弧段1110(对应于弧面)，圆弧段1110的半径大于或等于90mm且小于或等于110mm。通过设置轮毂111的弧面的形状，能够进一步减小进风阻力，减小轴流风机10的流动损失。

示例性的，弧面与垂直于叶轮11的转动轴线O-O`的平面相交得到横截面，弧面的横截面的面积沿远离进风口的方向依次增大。也即轮毂111近似为锥形，轮毂111的外径沿远离进风口的方向依次增大，从而减小进风阻力，减小轴流风机10的流动损失。

示例性的，轴流风机10可以设有用于驱动叶轮11旋转的驱动装置15。驱动装置15可以采用电机。叶轮11的轮毂111固定于电机的旋转轴，由电机驱动旋转轴带动叶轮11转动。在其它一些实施例中，驱动装置15也可以采用液压马达，有液压马达驱动叶轮11转动，通过精准控制液压马达的转速来控制风扇的转速。本申请的实施例对此不作限定，只要能够驱动叶轮11转动即可。

其中，驱动装置15固定于轴体12。示例性的，轮毂111和轴体12的中部可以为空心结构，驱动装置15可以容置于轮毂111和轴体12的中部。在其它一些实施例中，轮毂111的中部可以为空心结构，驱动装置15全部结构可以容置于轮毂111中部。或者，轴体12的中部可以为空心结构，驱动装置15的全部结构可以容置于轴体12中部。

示例性的，导风圈13朝向叶轮11的内壁设有凹槽130，叶轮11的叶尖113与凹槽130相对且与凹槽130的槽壁之间存在空隙，叶尖113为叶轮11的扇叶112在其径向上最靠近导风圈13的部分，也即叶尖113为叶轮11在其径向上最靠近导风圈13的部分。

在本申请的实施例中，叶轮11的叶尖113与凹槽130相对且与凹槽130的槽壁之间存在空隙，凹槽130的存在能够有效减少叶尖涡的强度。此外，叶尖涡还能够被限制在凹槽130内，以减小叶尖涡造成的流量损失，提升轴流风机10的风量和静压效率。再者，叶尖涡在凹槽130内被有效削弱，以降低叶尖涡导致的气动噪声和转静干涉噪声。此外，本申请的实施例提供的轴流风机10具有较高静压效率，使得与轴流风机10连接的室外热交换装置具有较高的能效，从而降低温控系统20的能耗。再者，轴流风机10具有较高静压效率，还能够提升与之连接的室外热交换装置的热交换效率，从而满足温控系统20的制冷量需求，提升温控系统20的控温能力，使得数据中心100能够保持稳定的工作状态。

以下将结合叶尖113附近的流场示意图对上述技术效果进行说明。请参阅图6，图6是图5所示导风圈13的叶尖113附近的流场示意图。其中，图6的上半部分为导风圈13无凹槽130时叶尖113附近的流场示意图，图6的下半部分为图5所示轴流风机10的叶尖113附近的流场示意图。其中，流场示意图通过对相应的轴流风机10进行计算流体动力学(computational fluid dynamics，CFD)仿真得到。

轴流风机10用于驱动空气以一定的方向运动，沿上述方向运动的气流称为主流气体。在本申请的实施例中，轴流风机10的主流气体沿叶轮11的转动轴线O-O`运动。

从图6的上半部分可以看出，当导风圈13无凹槽130时，叶轮11的叶尖113处产生的叶尖涡的强度大。

此外，从图6的上半部分还可以看出叶尖涡沿主流气体的流向运动。沿主流气体的流向运动的叶尖涡对主流气体产生影响，导致主流气体中的部分气流沿与主流气体相反的方向流动，从而减小主流气体的风量。再者，风机的静压效率与风量成正比，轴流风机10的主流气体的风量越小，轴流风机10的静压效率越低。故而，叶尖涡的存在会造成风机的主流气体的流量损失，并进而减小轴流风机10的风量和静压效率。

此外，图6的上半部分所示的叶尖涡的波动幅度大，进而导致较大的气动噪声和转静干涉噪声。此外，经过对仿真数据的分析可以得到,在导风圈13的内壁设置凹槽130的轴流风机10的气动噪声和转静干涉噪声比导风圈13无凹槽130的轴流风机10降低2分贝(dB)，说明叶尖涡在凹槽130内被有效削弱。

如图6的下半部分所示，当导风圈13设有与叶轮11的叶尖113相对的凹槽130时，气流在叶尖113处产生的叶尖涡的波动幅度小，且叶尖涡被限制在凹槽130内，不再沿主流气体的流向运动。此外，经过对仿真数据的分析可以得到,在叶轮11的转速相同的情况下，在导风圈13的内壁设置凹槽130的轴流风机10的风量比导风圈13无凹槽130的轴流风机10的风量提升10％，说明在导风圈13的内壁设置凹槽130能够提升轴流风机10的风量。

对比图6的上半部分和图6的下半部分可以得出，凹槽130的存在能够有效减小叶尖涡的强度，并能够减小叶尖涡造成的流量损失，提升轴流风机10的风量和静压效率。此外，叶尖涡在凹槽130内被有效削弱，从而降低叶尖涡导致的气动噪声和转静干涉噪声。

请结合参阅图5和图7，图7是图3所示轴流风机10在参考面上的投影示意图。其中，图7中叶轮11的叶尖113位于凹槽130内的部分、以及凹槽130的第六侧壁136用虚线表示。

一些实施例中，叶轮11在参考面上的投影至少部分位于凹槽130在参考面上的投影的范围内。凹槽130在参考面上的投影为凹槽130的槽壁(第一侧壁、第二侧壁及第六侧壁136)在参考面上的投影的外轮廓围出的连续的面状区域。

在本申请的实施例中，至少存在叶轮11部分结构(例如；叶尖113)位于凹槽130内，能够提升凹槽130对叶尖涡的限制作用，进一步减小叶尖涡的强度，减小叶尖涡对主流气体的不利影响，从而进一步减少主流气体的流量损失，提升轴流风机10的风量和静压效率。

在其它一些实施例中，叶轮11在参考面上的投影的外轮廓也可以与凹槽130在参考面上的投影的外轮廓接触，且叶轮11在参考面上的投影不位于凹槽130在参考面上的投影的范围内，也即叶轮11的叶尖113与凹槽130口平齐。

请结合参阅图5和图8，图8是图5所示轴流风机10的部分结构的截面图。

一些实施例中，凹槽130具有靠近进风口的第一侧壁131、靠近出风口的第二侧壁132。第一平面为平行于叶轮11的转动轴线O-O`且经过叶轮11的转动轴线O-O`的平面。叶轮11的叶尖113在第一平面上的截面具有依次连接的第一侧边1131、第二侧边1132和第三侧边1133，第一侧边1131和第三侧边1133沿平行于叶轮11的转动轴线的方向相对设置，第二侧边1132位于叶尖113靠近凹槽130的一侧，第二侧边1132在平行于叶轮11的转动轴线O-O`的方向上具有第一尺寸d。第二侧壁132与第一侧壁131在平行于叶轮11的转动轴线O-O`的方向上的最小距离为第二尺寸a。第二尺寸a与第一尺寸d之间的比值大于或等于1.2且小于或等于3。

在本申请的实施例中，相对于叶尖113的尺寸，凹槽130的尺寸过小，叶尖涡难以被限制在凹槽130内；凹槽130的尺寸过大，则无法有效减小叶尖涡的强度。故而，凹槽130的尺寸需在一定范围内，从而使得凹槽130能够有效限制叶尖涡，并减小叶尖涡的强度。

在本实施例中，第二侧边1132可以是直线，也可以是弧线或其他不规则的线形。当第二侧边1132为除直线外的其他线形时，第二侧边1132的尺寸可以为第二侧边1132与第一侧边1131和第三侧边1133的两个连接点、在平行于转动轴线O-O`的方向上的尺寸。

一些实施例中，第一侧壁131在径向上的尺寸b可以大于或等于10mm且小于或等于15mm。

在本申请的实施例中，第一侧壁131在径向上的尺寸b近似等于叶尖涡半径，从而使得凹槽130能够有效限制叶尖涡，并减小叶尖涡的强度。

一些实施例中，导风圈13的内壁包括与第一侧壁131连接的第三侧壁133，第一侧壁131与第三侧壁133之间存在夹角，以使导风圈13的内壁凹陷形成凹槽130。

一些实施例中，第一侧壁131为平面且与第三侧壁133之间的夹角大于或等于85°且小于或等于95°。

在本申请的实施例中，第一侧壁131近似垂直于第三侧壁133，以使凹槽130靠近进风口的一侧形成直角。

一些实施例中，导风圈13的内壁还包括与第二侧壁132连接的第四侧壁134，第二侧壁132为朝向第一侧壁131凸起的弧面且与第四侧壁134平滑过渡。

在本申请的实施例中，第二侧壁132为朝向第一侧壁131凸起的弧面，使得气体流动状态平缓变化，减小叶尖涡对主流气体的影响，降低流动损失。

一些实施例中，第二侧壁132在第一平面上的截面的外轮廓为圆弧段，圆弧段的半径大于或等于10mm且小于或等于15mm。

在本申请的实施例中，可以通过设计第二侧壁132的弧面的形状，进一步减小从凹槽130向出风口流动的气体的阻力，进而降低流动损失。

一些实施例中，第四侧壁134为相对叶轮11的转动轴线倾斜的平面，第四侧壁134与叶轮11的转动轴线O-O`之间的距离沿远离进风口的方向依次增大。

在本申请的实施例中，第四侧壁134相对轴体12外扩，能够增大轴流风机10的静压。其中，根据能量守恒定律，面积增大时流速降低(即动能降低),压能(静压)就会增加。第四侧壁134相对轴体12外扩，能够将轴流风机10出口处气流的部分动能转化为静压,减少出口的流动损失,提高轴流风机10的静压效率。

一些实施例中，第四侧壁134与平行于叶轮11的转动轴线O-O`的方向之间存在第一夹角θ，第一夹角θ大于0°且小于或等于20°。

在本申请的实施例中，可以通过设计第四侧壁134相对轴体12的外扩程度，进一步提高轴流风机10的静压效率。

一些实施例中，导风圈13的内壁还包括第五侧壁135，第五侧壁135与第四侧壁134连接且位于第四侧壁134靠近出风口的一侧，第五侧壁135为相对叶轮11的转动轴线倾斜的平面，第五侧壁135与叶轮11的转动轴线O-O`之间的距离沿靠近出风口的方向依次增大。第五侧壁135与叶轮11的转动轴线O-O`之间存在第二夹角α，第二夹角α大于第一夹角θ。

在本申请的实施例中，在第四侧壁134靠近出风口的一端设置第五侧壁135，第五侧壁135相对第四侧壁134进一步外扩，从而进一步减少出口的流动损失,提高轴流风机10的静压效率。

一些实施例中，第二夹角α与第一夹角θ之间的差值大于或等于2°且小于或等于5°。

在本申请的实施例中，可以通过设计第五侧壁135相对第四侧壁134的外扩程度，进一步提高轴流风机10的静压效率。

一些实施例中，第五侧壁135在沿叶轮11的转动轴线O-O`的方向上的尺寸e大于或等于4mm且小于或等于10mm。

在本申请的实施例中，第五侧壁135的轴向尺寸较大，虽然提升了静压效率，却导致导风圈13的轴向尺寸过大，得不偿失。可以通过设计第五侧壁135的轴向尺寸，在不增加导风圈13的轴向尺寸的同时，获得较高的叠加收益。其中，结构的轴向尺寸为结构在平行于叶轮11的转动轴线O-O`的方向上的尺寸。

一些实施例中，支撑件14与导风圈13的第四侧壁134固定连接。

在本申请的实施例中，支撑件14与第四侧壁134固定连接，使得支撑件14和第四侧壁134实现轴向上的空间复用，气流在流过支撑件14时，还能够与第四侧壁134发生作用，得到叠加收益，进一步提高轴流风机10的静压效率。

一些实施例中，第四侧壁134和第五侧壁135在沿叶轮11的转动轴线O-O`的方向上具有第三尺寸c。支撑件14在第一平面上的截面在沿叶轮11的转动轴线0-O`的方向上的尺寸均匀，且具有第四尺寸f。第三尺寸c与第四尺寸f的比值大于或等于1.3且小于或等于2。

在本申请的实施例中，第四侧壁134和第五侧壁135共同构成扩压部。支撑件14和扩压部实现轴向上的空间复用，气流在流过支撑件14时，还能够与扩压部发生作用。第三尺寸c与第四尺寸f的比值较小，也即相对支撑件14扩压部的轴向尺寸过小，则削弱了扩压部的增加静压的效果；第三尺寸c与第四尺寸f的比值较大，也即相对支撑件14扩压部的轴向尺寸过大，虽然增大了扩压部的效果，却导致导风圈13的轴向尺寸过大，得不偿失。故而，通过将扩压部和支撑件14的轴向尺寸的比值限定在一定范围内，能够在不增加导风圈13的轴向尺寸的同时，获得较高的叠加收益。

一些实施例中，第三尺寸c与第一尺寸d之间的比值大于或等于1.5且小于或等于7。

在本申请的实施例中，扩压部的尺寸较大，虽然增大了扩压部的效果，提升了轴流风机10的静压效率，却导致导风圈13的轴向尺寸过大，得不偿失。通过将扩压部和叶轮11的轴向尺寸的比值限定在一定范围内，能够在不增加导风圈13的轴向尺寸的同时，获得较高的静压效率。

在本申请的实施例中，在导风圈13设置凹槽130和扩压部均能够提升轴流风机10的静压效率。经过对仿真数据的分析可以得到，本申请的轴流风机10通过在导风圈13设置凹槽130和扩压部能够使得轴流风机10的静压效率提升8％。其中，在导风圈13设置凹槽130能够使得轴流风机10的静压效率提升4％，设置扩压部能够使得轴流风机10的静压效率提升4％。

一些实施例中，凹槽130还具有连接于第一侧壁131和第二侧壁132之间的第六侧壁136。第一侧壁131、第六侧壁136及第二侧壁132共同围出凹槽130的容置空间。

请结合参阅图4、图8和图9，图9是图4所示轴流风机10的装配过程示意图。

示例性的，导风圈13可以由两部分组装得到。导风圈13可以包括第一圈体1301和第二圈体1302，第一圈体1301和第二圈体1302装配得到导风圈13。其中，可以先通过机械制备工艺得到完整的导风圈13，再将导风圈13从凹槽130的第六侧壁136沿导风圈13的周侧分开，即可得到第一圈体1301和第二圈体1302。凹槽130的第一侧壁131和第二侧壁132分别位于第一圈体1301和第二圈体1302。第二圈体1302和轴体12通过支撑件14固定连接。

如图9所示，在安装轴流风机10时，可以先将叶轮11安装于轴体12，再将第一圈体1301固定于第二圈体1302，以形成凹槽130。第一圈体1301和第二圈体1302装配时，需将第一圈体1301的第一侧壁131与第二圈体1302的第二侧壁132对位。

一些实施例中，如图8所示，第一圈体1301和第二圈体1302可以分别具有第六侧壁136的部分结构。在其它一些实施例中，第六侧壁136可以仅位于第一圈体1301或第二圈体1302，本申请的实施例对此不作限定。

示例性的，第一圈体1301和第二圈体1302可以采用胶接、铆接等方式固定连接。

在本申请的实施例中，轴流风机10的风量和静压效率与叶轮11的扇叶112的形状有关，可以通过设计叶轮11的扇叶112的形状提升扇叶112的气动效率，以降低气动噪声并进一步提升轴流风机10的风量和静压效率。以下将结合附图示例性说明叶轮11的扇叶112的形状以及具有相应形状的扇叶112的气动效率。

请结合参阅图10至图12，图10是图4所示叶轮11的轴测图，图11是图4所示叶轮11的俯视图，图12是图10所示叶轮11的扇叶112在一些实施例中的翼型示意图。图10和图11展示了一些实施例中叶轮11的几何形状，从图中可以看出，扇叶112沿图10中A-A`处剖开的横截面的几何形状称为翼型，也即沿主气流的流动方向上扇叶112横截面的几何形状称为翼型。

以下先结合附图对翼型的参数进行说明：如图12所示，翼型中线指翼型轮廓线各内切圆的中心连线。翼型厚度H指翼型中线的法线与翼型轮廓线交点的距离，即翼型内切圆的直径。连接翼型中线两端点的直线成为翼弦，翼弦的长度称为弦长。翼弦的前、后端点分别为翼型的前缘点、后缘点。翼型凸面、凹面分别为翼型上表面、翼型下表面。

如图12所示，建立一个具有横坐标轴(X方向)和纵坐标轴(Y方向)的直角坐标系，横坐标轴与翼弦平行。横坐标x表示翼型的外轮廓上的点与前缘点在翼弦的延伸方向上的距离；纵坐标轴垂直于翼弦的延伸方向，纵坐标y表示翼型的外轮廓上的点与横坐标轴之间的距离。翼型上表面可以用x的函数y₁(x)表示，翼型下表面可以用x的函数y₂(x)表示。该坐标系下可定义函数y₃(x)＝(y₁(x)+y₂(x))/2，则y₃(x)表示的曲线为翼型中线。翼型中线和翼弦在Y方向上的间距为弯度D。

一些实施例中，如图12所示，将叶轮11的扇叶112的翼型的弦长设为L，则翼型的最大弯度小于或等于15％L，最大弯度所在位置大于或等于15％L且小于或等于65％L。最大弯度所在位置为翼型的前缘点与最大弯度在翼型上的位置在平行于翼型的延伸方向X上的距离。在本申请的实施例中，翼型的弯度D较大，并通过较大的弯度D产生足够的升力。

翼型的最大厚度在扇叶112中段和外段范围为3％L至20％L，翼型的最大厚度在扇叶112的叶根处范围为5％L至50％L，最大厚度所在位置大于或等于15％L且小于或等于65％L。最大厚度所在位置为翼型的前缘点与最大厚度在翼型上的位置在平行于翼型的延伸方向上的距离。翼型的后缘厚度大于或等于0.3％L且小于或等于3.5％L。

在本申请的实施例中，翼型的前缘处弧线的半径较大，具有良好的抗失速特性；翼型同时还具有较大的后缘厚度，加工的难度低，能够降低叶轮11的制造成本。

示例性的，支撑件14的导叶141的进口角可以与叶轮11的扇叶112的出口角一致，可以使得气流从扇叶112出来后更平稳的进入导叶141区域。静导叶141的出口角可以与叶轮11的转轴轴线0-0`的延伸方向一致。其中，导叶141的进口角为导叶141的翼型的翼型中线在翼型前缘的切线与支撑件14的周向之间的夹角，扇叶112的出口角为扇叶112的翼型的翼型中线在翼型后缘的切线与支撑件14的周向之间的夹角。

请结合参阅图13及图14，图13是图12所示翼型的攻角-升力系数曲线，图14是图12所示翼型的升力系数-升阻比曲线。攻角-升力系数曲线用于表征升力系数随攻角的变化趋势，升力系数-升阻比曲线用于表征升阻比随升力系数的变化趋势，图13所示的攻角-升力系数曲线和图14所示的升力系数-升阻比曲线共同展示了翼型的气动特性。其中，攻角为翼型上合成气流方向与翼型的翼弦的夹角。升力系数为物体所受到的升力与气流动压和受力面积的乘积之比，升力系数越大，翼型的气动性能越好。升阻比为翼型处于同一攻角时，翼型受到的升力和阻力之比。

从图13中可以看出，在攻角较小时，翼型的升力系数随攻角的增大而直线增大。但当攻角大到一定程度后，升力系数随攻角增大的幅度减小。当攻角达到某个临界值时，升力系数达到最大值，这时攻角再增大，升力系数不但不增加，反而下降。翼型在升力系数的最大值附近的性能称为失速性能。

从图14中可以看出，翼型的最大升阻比为98.3，说明翼型的失速特性缓和，气动性能良好。

以上描述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内；在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种轴流风机，其特征在于，包括：叶轮、轴体、导风圈及支撑件，所述叶轮转动连接于所述轴体，所述导风圈环绕所述叶轮且与所述叶轮同轴设置，所述支撑件固定连接所述导风圈与所述轴体，所述导风圈朝向所述叶轮的内壁设有凹槽，所述叶轮的叶尖与所述凹槽相对且与所述凹槽的槽壁之间存在空隙，所述叶尖为所述叶轮在其径向上最靠近所述导风圈的部分。

2.如权利要求1所述的轴流风机，其特征在于，所述叶轮在参考面上的投影至少部分位于所述凹槽在所述参考面上的投影的范围内，所述参考面为垂直于所述叶轮的转动轴线的平面；或所述叶轮在所述参考面上的投影的外轮廓与所述凹槽在所述参考面上的投影的外轮廓接触，且所述叶轮在参考面上的投影不位于所述凹槽在所述参考面上的投影的范围内。

3.如权利要求1或2所述的轴流风机，其特征在于，所述轴流风机具有沿所述叶轮的转动轴线相对设置的进风口和出风口，所述叶轮旋转以驱动气体从所述进风口向所述出风口移动；

所述凹槽具有靠近所述进风口的第一侧壁以及靠近所述出风口的第二侧壁，第一平面为平行于所述叶轮的转动轴线且经过所述叶轮的转动轴线的平面，所述叶尖的截面具有依次连接的第一侧边、第二侧边和第三侧边，第一侧边和第三侧边沿平行于所述叶轮的转动轴线的方向相对设置，所述第二侧边位于所述叶尖靠近所述凹槽的一侧，所述第二侧边在平行于所述叶轮的转动轴线的方向上具有第一尺寸，所述第二侧壁与所述第一侧壁在平行于所述叶轮的转动轴线的方向上的最小距离为第二尺寸，所述第二尺寸与所述第一尺寸之间的比值大于或等于1.2且小于或等于3。

4.如权利要求3所述的轴流风机，其特征在于，所述导风圈的内壁包括与所述第一侧壁连接的第三侧壁，所述第一侧壁为平面且与所述第三侧壁之间存在夹角。

5.如权利要求4所述的轴流风机，其特征在于，所述第一侧壁与所述第三侧壁之间的夹角大于或等于85°且小于或等于95°。

6.如权利要求4或5所述的轴流风机，其特征在于，所述导风圈的内壁还包括与所述第二侧壁连接的第四侧壁，所述第二侧壁为朝向所述第一侧壁凸起的弧面且与所述第四侧壁平滑过渡。

7.如权利要求6所述的轴流风机，其特征在于，所述第二侧壁在所述第一平面上的截面的外轮廓具有圆弧段，所述圆弧段的半径大于或等于10mm且小于或等于15mm。

8.如权利要求7所述的轴流风机，其特征在于，所述第四侧壁为相对所述叶轮的转动轴线倾斜的平面，所述第四侧壁与所述叶轮的转动轴线之间的距离沿远离所述进风口的方向依次增大。

9.如权利要求8所述的轴流风机，其特征在于，所述第四侧壁与平行于所述叶轮的转动轴线的方向之间存在第一夹角，所述第一夹角大于0°且小于或等于20°。

10.如权利要求9所述的轴流风机，其特征在于，所述导风圈的内壁还包括第五侧壁，所述第五侧壁与所述第四侧壁连接且位于所述第四侧壁靠近所述出风口的一侧，所述第五侧壁相对所述叶轮的转动轴线倾斜的平面，所述第五侧壁与所述叶轮的转动轴线之间的距离沿远离所述进风口的方向依次增大。

11.如权利要求10所述的轴流风机，其特征在于，所述第五侧壁与所述叶轮的转动轴线之间存在第二夹角，所述第二夹角大于所述第一夹角；

或所述第二夹角大于所述第一夹角且与所述第一夹角之间的差值大于或等于2°且小于或等于5°。

12.如权利要求11所述的轴流风机，其特征在于，所述第四侧壁和所述第五侧壁在沿所述叶轮的转动轴线的方向上具有第三尺寸，所述第三尺寸大于或等于4mm且小于或等于10mm。

13.如权利要求12所述的轴流风机，其特征在于，所述支撑件设置于所述叶轮靠近所述出风口的一侧，所述支撑件与所述第四侧壁固定连接。

14.如权利要求13所述的轴流风机，其特征在于，所述支撑件在沿所述叶轮的转动轴线的方向上具有第四尺寸，所述第三尺寸与所述第四尺寸的比值大于或等于1.3且小于或等于2。

15.如权利要求14所述的轴流风机，其特征在于，所述第三尺寸与所述第一尺寸之间的比值大于或等于1.5且小于或等于7。

16.如权利要求3所述的轴流风机，其特征在于，所述导风圈包括第一圈体和第二圈体，所述第一圈体和所述第二圈体装配得到所述导风圈，所述第一侧壁和所述第二侧壁分别位于所述第一圈体和所述第二圈体，所述第二圈体和所述轴体通过所述支撑件固定连接。

17.一种温控装置，其特征在于，包括压缩机、室内热交换器、膨胀阀、室外热交换器和如权利要求1至16中任一项所述的轴流风机，所述压缩机、所述室内热交换器、所述膨胀阀以及所述室外热交换器机依次连接，形成温控系统，所述温控系统能够实现压缩-冷凝放热-膨胀-蒸发吸热的热量转移循环；所述轴流风机与所述室外热交换器连接，用于使得气体以一定的速度流经所述室外热交换器，提升热交换效率。

18.一种数据中心，其特征在于，包括机房和如权利要求17所述的温控装置，所述温控装置用于控制所述机房内的温度。