一种超低噪音凹凸仿生型地铁隧道轴流通风机动叶片制造技术

本发明专利技术公开了一种超低噪音凹凸仿生型地铁隧道轴流通风机动叶片，它包括叶身，位于所述叶身首尾的叶尖和叶根，从所述叶根到叶尖的半径方向上分为若干个截面，各截面的重心积叠线采用后掠加前掠的复合布置，该叶片在气流方向上呈反“C”字型形状，所述叶根处设有法兰盘型叶柄，所述叶身与法兰盘型叶柄间设有流线型加强体。地铁/隧道轴流通风机采取合仿生反“C”字型设计后，叶片的运行效率较纯前掠型有了较大提高，同时并同步减少了叶片的涡流噪声，并且提高了安全可靠性，达到了高效、低噪、高安全这三者兼顾的良好效果。

An ultra low noise concave convex bionic subway tunnel axial fan blade

The invention discloses a super low noise concave bionic subway tunnel axial fan blade, which includes blade body, leaf tip and root in the blade head and tail, from the radius direction of the blade root to tip the divided into several sections, each section of the center of gravity of the stacking line by grazing the composite layout of the blade sweepforward, inverse \C\ font shape in the direction of flow, the root is provided with a flange type with the leaf petiole, streamlined body and flange type interpetiolar reinforcement. The subway / tunnel axial fan by biomimetic anti - \C\ font design, operating efficiency than pure sweepforward blade type has been greatly improved, and at the same time synchronization reduces the blade vortex noise, and improve safety and reliability, to achieve good results with high efficiency and low noise, high security of the three consideration.

【技术实现步骤摘要】
一种超低噪音凹凸仿生型地铁隧道轴流通风机动叶片
本专利技术涉及一种叶片，尤其涉及一种超低噪音凹凸仿生型地铁隧道轴流通风机动叶片。
技术介绍
地铁/隧道轴流通风机主要应用于城市轨道交通及公路/铁路的地下或封闭空间的通风换气及消防排烟，一般风量与配用功率均很大（最大可达355kW左右），由于轴流通风机本身的噪声特点，在相同风量、风压下，噪声一般较离心通风机高10dB(A)左右，并且还存在着并联运行工况，此时噪声会在单台风机的基础上再增加3dB(A)，而地铁/隧道轴流通风机的安装布置地点通常离乘客及周边居住人员均很近，按GB3096-2008《声环境质量标准》中表1规定的要求最高的0类地区要求地铁车站风亭出口：昼间声压级噪声≤50dB(A)，夜间声压级噪声≤40dB(A)。（1）以地铁中日常运行的排热风机为例，典型参数为：叶轮直径1800mm，叶轮转速985rpm，风量50m3/s、全压800Pa，叶片采用常规直扭型结构，按GB19761-2009《通风机能效限定值及能效等级》中效率最高的1级能效风机出口声压级噪声在96dB(A)左右，在风机出口加装2m长片式消声器及加上排热风道的自然衰减后，地铁车站风亭处噪声能达到45dB(A)左右，此时如果要满足噪声≤40dB(A)的要求，一般是单纯依靠再加长1m的风机出口消声器长度解决，但因此会带来较多的材料成本消耗，并且还给建筑布置设计带来难度，此时如何通过先进有效的气动设计优化在风机能效水平已经接近理论极限的情况下再有效降低噪声尤为重要。（2）虽然在其它行业有采用弯掠组合设计或在叶片中进行仿生处理（如锯齿型尾缘或在叶片表面开孔）有效进行降噪的设计方案，但这些设计会极大降低叶片本身的安全性，因此在大负荷的轴流通风机中几乎没有采用。目前已有的前型掠仿生叶片虽然较常规直扭型叶片噪声有所降低（绝对噪声能降低3dB(A)左右），同时也能有效提升效率水平，且防失速喘振的裕度也有所增大，但前掠叶片由于较常规直扭型叶片产生的重心偏移，进而产生一个较大的偏心力矩，因此导致叶片局部应力成倍增加，因此安全性不足成为妨碍其大量推广应用的最大障碍。国外早期的喷气式战斗机的机翼及其发动机的压气机中也用过后型掠仿生叶片结构，虽然其较常规直扭型叶片降噪效果明显，但其整体做功能力与失速喘振裕度却有所降低，因此无论是航空行业还是通风机行业后期应用较少。因此，需要提供一种新的技术方案来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种超低噪音凹凸仿生型地铁隧道轴流通风机动叶片，在综合利用后掠与前掠仿生降低噪声的基础上，再有效提升风机运行效率，同时还将减小失速喘振区，提高安全可靠性的地铁隧道轴流通风机动叶片。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种超低噪音凹凸仿生型地铁隧道轴流通风机动叶片，它包括叶身，位于所述叶身首尾的叶尖和叶根，从所述叶根到叶尖的半径方向上分为若干个截面，各截面的重心积叠线采用后掠加前掠的复合布置，该叶片在气流方向上呈反“C”字型形状，所述叶根处设有法兰盘型叶柄，所述叶身与法兰盘型叶柄间设有流线型加强体。该叶片前缘沿气流方向径向设置若干数量流线体的凹型前缘和凸型后缘。具有凹型前缘和凸型后缘整体排布的叶片呈反“C”字型。叶片各高度上的截面重心积叠线形状采用反“C”字设计：也就是从叶根往上到叶片中部附近，采取10°-20°的后掠设计，有效利用了叶根中下部翼型相对较厚时采用后掠结构降噪及安全的优点；在靠近中部往上一直到叶尖处采用10°-20°的前掠设计，达到降噪、增效、扩大失速喘振裕度的目的。由于在叶片高度方向的中间位置附近上下分别为前掠与后掠结构，前掠重心积叠线型线产生的重心向前偏移量被后掠重心积叠线型线产生的向后偏移量所抵消，从而使叶片整体受力情况与常规直扭型叶片基本一致，重点解决了安全性不足的重大难题。本专利技术的有益效果：本专利技术的超低噪音凹凸仿生型地铁隧道轴流通风机动叶片，在后掠与前掠仿生的各自特点的基础上，采用被动流动控制的方法，将两种仿生结构的优点有机结合，同时避开了原先带来的效率下降、失速喘振裕度减少的缺点，并且反“C”字结构中的下部后掠有效抵消了上部前掠带来的重心偏移问题，重点解决了安全可靠性的问题。利用反“C”字型组成的翼型重心积叠线型线，使之产生前掠与后掠的复合式结构，叶片下半部采用后掠仿生设计、上半部采用前掠仿生设计，叶片整体呈前缘凹、后缘凸形结构，叶片运行效率较纯前掠或纯后掠都有了较大提高，同步减少了叶片涡流噪声，并扩大了失速喘振裕度，同时重点解决了单纯掠型叶片的安全性问题，达到了高效、低噪、高安全这三者兼顾的良好效果。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的立体图。其中：1、叶身，2、叶根，3、叶尖，4、反“C”字型重心积叠线，5、气流方向，6、凹型前缘，7、凸型后缘，8、法兰盘型叶柄，9、流线型加强体，10、原始重心积叠线。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例和附图对本专利技术作进一步详述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的保护范围的限定。如图1和2所示，本专利技术的一种超低噪音凹凸仿生型地铁隧道轴流通风机动叶片，它包括叶身1，位于叶身1首尾的叶尖3和叶根2，从叶根2到叶尖3的半径方向上分为若干个截面，各截面的重心积叠线采用反“C”字型设计（上半部采用多目标函数正交优选而得的前掠型样条曲线样式，下半部采用多目标函数正交优选而得的后掠型样条曲线样式），该叶片前缘沿气流方向5径向设置若干数量流线体的凹型前缘6和凸型后缘7，叶根2处设有法兰盘型叶柄8，叶身1与法兰盘型叶柄8间设有流线型加强体9。有凹型前缘6和凸型后缘7整体排布的叶片呈反“C”字型。本专利技术超低噪音复合仿生型地铁隧道轴流通风机动叶片采用计算机多岛遗传算法——“Hicks-Henn形函数扰动法”优化设计的翼型，升力及升阻比远高于目前已有公开发表的翼型，该翼型相对厚度为5-13%，叶型整体通过“全三维流场CFD整级设计”技术并经合“正交优选”法进行设计计算而成，材片采用铸造/锻造铝合金或合金钢材质。本专利技术的叶片从叶根2到叶尖3的半径方向上分为若干个截面，各截面的重心积叠线4按反“C”字型的复合设计，叶片前缘（进气侧）从叶片中部往上开始逐渐逆着来流方同5进行一定量的倾斜（相对叶片仿生设计前原始重心积叠线10的偏移量为a），形成前掠设计，而叶片前缘中部往下开始逐渐顺着来流方向5进行一定量的倾斜（相对叶片仿生设计前原始重心积叠线10的偏移量为b），形成后掠设计，叶片整体呈前凹后凸的反“C”字型结构，反“C字”型重心积叠线4形状经计算机多目标函数正交优选设计而得，叶片前掠偏移量a与前掠偏移量b基本相同，只是方向相反，叶片根部设有法兰盘型叶柄8用于与叶轮的轮毂联接，从而实现叶片安装角度可调的设计，叶身1与法兰盘型叶柄8间设有流线型加强体9，保证叶片本身的强度性能。前掠仿生是人类在观察了某些鸟类的翅膀的飞行特性后将其结构应用于飞机翼或轴流风机叶片中，利用前掠结构中马赫波离波源较远的相位差推迟噪声声波的产生，使局部噪声不再进行叠加，从而达到降噪的目的。同时由于前掠翼上的展向流动指向翼根，大攻角时气流首先从机翼根部分离，从根本上克服了翼尖失速问题，因而可用升力增大，气动效率高，但其安全性不足本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低噪音凹凸仿生型地铁隧道轴流通风机动叶片，其特征在于：它包括叶身，位于所述叶身首尾的叶尖和叶根，从所述叶根到叶尖的半径方向上分为若干个截面，各截面的重心积叠线采用后掠加前掠的复合布置，该叶片在气流方向上呈反“C”字型形状，所述叶根处设有法兰盘型叶柄，所述叶身与法兰盘型叶柄间设有流线型加强体。

【技术特征摘要】
1.一种超低噪音凹凸仿生型地铁隧道轴流通风机动叶片，其特征在于：它包括叶身，位于所述叶身首尾的叶尖和叶根，从所述叶根到叶尖的半径方向上分为若干个截面，各截面的重心积叠线采用后掠加前掠的复合布置，该叶片在气流方向上呈反“C”字型形状，所述叶根处设有法兰盘型叶柄，所述叶身与法兰盘型叶柄间设有流线...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜忠，江杨，
申请(专利权)人：江苏中联风能机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32