本实用新型专利技术公开了一种叶片吸力面有涡破碎结构和叶顶开槽的轴流风机，在叶轮叶片吸力面靠近根部加有一个涡破碎结构，把叶片叶顶加工出翼型凹槽，在轮毂与内筒间隙加迷宫密封结构，并且把导叶吸力面尾部加工出矩形凹槽，可以抑制叶轮流道中通道涡的大小，减小径向二次流；可以阻碍了泄漏流发展，削弱了泄漏流与主流的掺混，从而减少叶顶处的泄漏损失；可以产生很强的节流效应，改善叶轮出口处气流的稳定性，减小叶片根部气流的泄漏量；可以很好的控制导叶尾部边界层的厚度，防止边界层分离，抑制涡的脱落和减小涡脱落的频率。通过对轴流风机不同位置的改进使该型轴流风机效率更高，噪声更低，更加节能环保。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于轴流风机
，特别涉及一种叶片吸力面有涡破碎结构和叶顶开槽的轴流风机。
技术介绍
轴流风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械。它广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气的推进等，在国民经济各行业均有非常重要的应用。据统计，风机用电约占全国发电量的10%，煤矿主要通机平均电耗约占矿井电耗的16%；金属矿山的风机用电量占采矿用电的30%；钢铁工业的风机用电量占其生产用电的20% ；煤炭工业的风机用电量占煤炭工业用电的17%。由此可见，风机节能在国民经济各部门中的地位和作用是举足轻重的。由于，轴流风机的比转速较高，这样它具有流量大、全压低的特点，在这些行业中都占有不可替代的地位。因此设计优化出效率高、性能好、噪声低、节能的轴流风机是很重要的。但是轴流风机中流动非常复杂性，主要体现在：1）流动的三维性；2）流体的粘性；3）流动的非定常性。在传统的风机设计中很难考虑到上面三点，就算现代设计方法中用了CFD做辅助设计，但是无法完全控制上面三个因素对风机性能的影响，其中最关键的因素是流体的粘性，粘性不仅仅影响到叶片出口边为满足库塔-茹科夫斯基条件而形成的叶片尾迹旋涡。由于粘性，叶片表面以及环壁通道表面均会存在粘性边界层，它们之间以及与主流之间有强烈的相互作用，产生所谓的“二次流”现象。二次流动是轴流风机损失上升、效率下降的主要根源。同时，由于粘性的影响，使轴流风机中存在空气动力噪声，轴流风机的空气动力噪声主要由两部分组成：旋转噪声和涡流噪声。如果风机出口直接排入大气，还有排气噪声。综上所述，要想设计优化出效率高、性能好、噪声低、节能的轴流风机，就是要控制和减小二次流动、控制和减小边界层厚度、防止涡脱落、或是控制涡的形成。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的不足无法通过设计和优化很好的控制轴流风机中的边界层、二次流和涡流噪声，提供一种叶片吸力面有涡破碎结构和叶顶开槽的轴流风机，在叶轮叶片吸力面靠近根部加有一个涡破碎结构，把叶片叶顶加工出翼型凹槽，在轮毂与内筒间隙加迷宫密封结构，并且把导叶吸力面尾部加工出矩形凹槽，可以抑制叶轮流道中通道涡的大小，减小径向二次流；可以阻碍了泄漏流发展，削弱了泄漏流与主流的掺混，从而减少叶顶处的泄漏损失；可以产生很强的节流效应，改善叶轮出口处气流的稳定性，减小叶片根部气流的泄漏量；可以很好的控制导叶尾部边界层的厚度，防止边界层分离，抑制涡的脱落和减小涡脱落的频率。通过对轴流风机不同位置的改进使该型轴流风机效率更高，噪声更低，更加节能环保。本技术的技术方案如下：一种叶片吸力面有涡破碎结构和叶顶开槽的轴流风机，包括网罩、叶轮、导叶、内筒、外筒、电机、轴套；所述网罩是有铁丝编织而成，固定在外筒上；其特征在于：所述叶轮包括轮毂和叶片，叶片吸力面靠近根部有一个涡破碎结构，叶片顶部加工成翼型凹槽结构，在叶轮轮毂与内筒的间隙有迷宫密封结构；所述叶片是通过等环量孤立翼型法设计的翼型叶片，扭速随着变径的增大而减小，压强沿径向不变，叶片厚度分布与NACA四位数字翼型厚度分布相同，翼型相对厚度为10%—15%，叶片数量为5—9个，叶片叶顶间隙为叶片高度的1%—2%；所述叶片上涡破碎结构，截面形状为矩形，涡破碎结构的长为所在位置叶片弦长的25%-35%，宽度为长度的1/4-1/3，厚度为3-8mm，涡破碎结构的尾部距离所在翼型截面尾缘的距离b2为弦长b1的25%-35%；所述叶顶翼形凹槽结构的形状与叶顶截面相同而等比例缩小，缩小倍数为0.95-0.8，翼形凹槽深度为3-8mm；所述叶轮轮毂与内筒的间隙的迷宫密封结构是由矩形锯齿组成，在轮毂与内筒上都有矩形锯齿，锯齿的大小和间距相等，两边矩形锯齿的数量为4-7个，轮毂与内筒之间的间距为8-15mm，锯齿的高度为间距的60%-80%，锯齿的宽度为高度的1/5-1/3，齿间间隙为齿高的1/8-1/5；所述导叶固定在内筒和外筒上面，导叶叶片为圆弧板型叶片，沿着径向没有扭转导叶数量为7—17个，导叶叶片的厚度为2—4mm，导叶靠近尾缘的吸力面尾部有矩形凹槽；所述导叶吸力面矩形凹槽均匀分布在吸力面尾缘部分，大小相等，与导叶尾缘距离相同，矩形凹槽长度为导叶叶根弦长的20%—30%，矩形凹槽的深度为导叶厚度的1/3—1/2，矩形凹槽的宽度与导叶厚度相同，矩形凹槽与叶片尾缘的距离为导叶叶根弦长的3%—5%，矩形凹槽的数量为5-10个；所述电机为三相异步电机，电机固定在内筒的腹板上，叶轮通过轴套与电机轴相连。本技术的有益效果：本技术通过在该轴流风机叶轮叶片吸力面靠近根部加一块涡破碎板，可以把靠近叶根的一个通道涡切碎，抑制通道涡的大小，减小由于径向力不平衡引起的二次流，同时有利于控制吸力面边界层厚度；本技术通过在该轴流风机叶片叶顶开翼型槽，可有效改善风机性能，槽式叶顶结构扰乱了间隙内泄漏流场的分布，间隙内涡量梯度及混乱度明显增加，阻碍了泄漏流发展，削弱了泄漏流与主流的掺混，从而减少叶顶处的泄漏损失，使风机效率得到提高；本技术通过在该轴流风机轮毂与内筒的间隙加迷宫密封结构，该结构能产生很强的节流效应，起到非接触密封的作用，改善叶轮出口处气流的稳定性，降低气流的泄漏量，减小容积损失，提高效率；本技术通过在该轴流风机导叶吸力面后靠近后部分加矩形凹槽，可以很好的控制导叶尾部边界层的厚度，防止边界层分离，抑制我的脱落和减小涡脱落的频率，整体上，减小了能量损失、抑制了由于导叶尾迹引起的涡流噪声。通过对轴流风机不同位置的改进使该型轴流风机效率更高，噪声更低，更加节能环保。附图说明图1为本技术的轴流风机三维图。图2为本技术的间隙迷宫密封结构局部放大图。图3为本技术的叶轮三维图。图4为本技术的涡破碎结构截面示意图。图5为本技术的叶片叶顶凹槽结构图。图6为本技术的导叶叶片结构示意图。图7为本技术的导叶吸力面凹槽示意图。图8为本技术的叶片翼型截面设计示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本技术作进一步说明。如图1所示，该轴流风机有7部分组成，包括1、叶轮，2、导叶，3、外筒，4、内筒，5、电机，6、轴套，7、网罩；外筒3、导叶2和内筒4通过焊接固连在一起，电机5固定在内筒4的腹板上，其中电机5的工作参数为720r/min，功率为4KW；叶轮1通过轴套6固定在电机5轴上，叶轮1的轮毂与内筒4的间隙为10mm；网罩7安装在外筒3上，有整流和防止异物进入的作用。如图1、3所示，叶轮1有电机5带动给气体做功，提高气体的动压和静压，叶轮1上的叶片1-2是通过等环量孤立翼型法设计的翼型叶片，扭速随着变径的增大而减小，压强沿径向不变，叶片相对厚度为10%，叶片数量为6个，叶片叶顶间隙为叶片高度的2%。叶轮叶片设计具体方法如下：轴流式通风机内部流体简单的径向平衡方程：其中P表示流体微团受到的压力，Cu为流体微团绕轴旋转的速度，r为流体微团的旋转半径。公式表示轴流风机内部假设没有径向流动，则任意位置流体微团在径向上受到的压力P和流体微团旋转运动产生的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种叶片吸力面有涡破碎结构和叶顶开槽的轴流风机，包括网罩、叶轮、导叶、内筒、外筒、电机、轴套；所述网罩是有铁丝编织而成，固定在外筒上；其特征在于：所述叶轮包括轮毂和叶片，叶片吸力面靠近根部有一个涡破碎结构，叶片顶部加工成翼型凹槽结构，在叶轮轮毂与内筒的间隙有迷宫密封结构；所述叶片是通过等环量孤立翼型法设计的翼型叶片，扭速随着变径的增大而减小，压强沿径向不变，叶片厚度分布与NACA四位数字翼型厚度分布相同，翼型相对厚度为10%—15%，叶片数量为5—9个，叶片叶顶间隙为叶片高度的1%—2%；所述叶片上涡破碎结构，截面形状为矩形，涡破碎结构的长为所在位置叶片弦长的25%‑35%，宽度为长度的1/4‑1/3，厚度为3‑8mm，涡破碎结构的尾部距离所在翼型截面尾缘的距离b2为弦长b1的25%‑35%；所述叶顶翼形凹槽结构的形状与叶顶截面相同而等比例缩小，缩小倍数为0.95‑0.8，翼形凹槽深度为3‑8mm；所述叶轮轮毂与内筒的间隙的迷宫密封结构是由矩形锯齿组成，在轮毂与内筒上都有矩形锯齿，锯齿的大小和间距相等，两边矩形锯齿的数量为4‑7个，轮毂与内筒之间的间距为8‑15mm，锯齿的高度为间距的60%‑80%，锯齿的宽度为高度的1/5‑1/3，齿间间隙为齿高的1/8‑1/5；所述导叶固定在内筒和外筒上面，导叶叶片为圆弧板型叶片，沿着径向没有扭转导叶数量为7—17个，导叶叶片的厚度为2—4mm，导叶靠近尾缘的吸力面尾部有矩形凹槽；所述导叶吸力面矩形凹槽均匀分布在吸力面尾缘部分，大小相等，与导叶尾缘距离相同，矩形凹槽长度为导叶叶根弦长的20%—30%，矩形凹槽的深度为导叶厚度的1/3—1/2，矩形凹槽的宽度与导叶厚度相同，矩形凹槽与叶片尾缘的距离为导叶叶根弦长的3%—5%，矩形凹槽的数量为5‑10个；所述电机为三相异步电机，电机固定在内筒的腹板上，叶轮通过轴套与电机轴相连。...
【技术特征摘要】
1.一种叶片吸力面有涡破碎结构和叶顶开槽的轴流风机，包括网罩、叶轮、导叶、内筒、外筒、电机、轴套；所述网罩是有铁丝编织而成，固定在外筒上；其特征在于：所述叶轮包括轮毂和叶片，叶片吸力面靠近根部有一个涡破碎结构，叶片顶部加工成翼型凹槽结构，在叶轮轮毂与内筒的间隙有迷宫密封结构；所述叶片是通过等环量孤立翼型法设计的翼型叶片，扭速随着变径的增大而减小，压强沿径向不变，叶片厚度分布与NACA四位数字翼型厚度分布相同，翼型相对厚度为10%—15%，叶片数量为5—9个，叶片叶顶间隙为叶片高度的1%—2%；所述叶片上涡破碎结构，截面形状为矩形，涡破碎结构的长为所在位置叶片弦长的25%-35%，宽度为长度的1/4-1/3，厚度为3-8mm，涡破碎结构的尾部距离所在翼型截面尾缘的距离b2为弦长b1的25%-35%；所述叶顶翼形凹槽结构的形状与叶顶截面相同而等比例缩小，缩小倍数为0.95-0.8，翼形凹槽深...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐金秋，窦华书，姜陈锋，贾会霞，迟劭卿，陈小平，魏义坤，杨徽，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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