一种离心扇叶及叶片设计方法技术

本发明专利技术公开了一种离心扇叶及叶片的设计方法，包括：主板；护罩，与所述主板相对配置；多个叶片，配置于所述主板与护罩之间；所述多个叶片间隔圆周排列构成圆环状叶片组，相邻的叶片间构成气流通道，气流通道上靠近于主板中心轴的一端为进风口，相对另一端构成出风口；所述叶片构成进风口的一端为前缘，构成出风口的另一端为后缘，叶片的后缘与主板的切线夹角为β，β>90

【技术实现步骤摘要】
一种离心扇叶及叶片设计方法


[0001]本专利技术涉及离心扇叶


技术介绍

[0002]离心扇叶是一种常用的风扇类型，传统的离心扇叶(叶轮)设计和分析中所采用的一元、二元和三元流动理论。
[0003]一元流理论只计算中径上的气流参数，画出速度三角形之后再进行叶片造型，设计出的叶片是直叶片；
[0004]二元流理论是依据等反力度等叶片扭向规律，把流过叶片的复杂气流简化为沿着不同半径的圆柱表面上的流动，并忽略径向气流分速度；沿着整个流程气流参数不但沿轴向有变化，沿径向也有了变化，这样，叶片从直叶片变为扭转叶片；
[0005]三元流是一种新的流动模型，本专利技术是采用三元流理论进行的新的叶轮设计。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种效率高、噪声低的离心扇叶。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种离心扇叶，包括：主板；护罩，与所述主板相对配置；多个叶片，配置于所述主板与护罩之间；所述多个叶片间隔圆周排列构成圆环状叶片组，相邻的叶片间构成气流通道，气流通道上靠近于主板中心轴的一端为进风口，相对另一端构成出风口；所述叶片构成进风口的一端为前缘，构成出风口的另一端为后缘，叶片的后缘与主板的切线夹角为β，β>90
°
。
[0008]进一步的技术方案中，所述叶片的后缘为波纹状配置。
[0009]进一步的技术方案中，所述的叶片与护罩连接的一端为顶端，与主板连接的另一端为底端；叶片的后缘是从顶端向底端波纹状配置。
[0010]进一步的技术方案中，所述叶片的后缘设置至少两个从后缘向前缘方向凹设的槽口，令后缘构成所述的波纹状配置。
[0011]进一步的技术方案中，所述叶片的前缘与主板的直径夹角为θ，θ＜90
°
。
[0012]进一步的技术方案中，所述叶片的俯视角度为弧形，内凹的一侧为内侧面，相对另一侧为外侧面，后缘上外侧面的切线与主板的切线夹角为β；前缘上外侧面的切线与主板的直径夹角为θ。
[0013]进一步的技术方案中，所述的β为130
°‑
143
°
；所述的θ为60
°‑
80
°
。
[0014]进一步的技术方案中，所述主板中心处构成有动力轴穿设的孔，所述多个叶片绕孔圆周排列分布。
[0015]进一步的技术方案中，所述护罩中心处为中空结构。
[0016]离心扇叶的叶片设计方法，包括以下步骤：
[0017]S10：通过速度三角形进行一维的流场设计，然后分为S1,S2流面进行二维设计；
[0018]S20：使用不少于5个展向截面进行二维流动分析；在二维流动分析中，通过通过仿
真软件分析湍流度；
[0019]S30：进行相应的三维造型，并导入相应的流场分析软件进行整环叶轮的三维全流场仿真，设计出叶片形状；
[0020]S40：进行噪声分析，使用声比拟法，计算流场使用LES大涡模拟进行，并在得到包裹面基本流场后，使用FW
‑
H方程进行进一步的声场分析。
[0021]进一步的设计方法中，所述的S30中采用的是SST湍流模型。
[0022]进一步的设计方法中，所述的步骤S30中，采用以下控制方程：
[0023]其控制方程为：
[0024][0025][0026]其中：
[0027][0028][0029][0030]其对应的粘度由下式给出：
[0031][0032]其中的常量都由内部常量(1)与外部常量(2)混合而成；
[0033]φ＝F1φ1+(1
‑
F1)φ2[0034]其他量由下式给出：
[0035]F1＝tanh(arg
14
)
[0036][0037][0038]F2＝tanh(arg
22
)
[0039][0040]其中ρ为密度，ν
t
＝μ
t
/ρ为湍流运动粘性系数，μ为分子动力粘性系数，d为点到最近
的壁面的距离，
[0041]其中边界条件为：
[0042][0043][0044][0045]k
wall
＝0
[0046]L为计算域的近似长度；
[0047]上述公式中，常量设置为：
[0048][0049]σ
k1
＝0.85 σ
ω1
＝0.5 β1＝0.075
[0050]σ
k2
＝1.0 σ
ω2
＝0.856 β2＝0.0828
[0051]β
*
＝0.09 k＝0.41 a1＝0.31。
[0052]进一步的设计方法中，所述的步骤S40中：LES大涡模拟如下：
[0053]流动变量滤波
[0054][0055][0056]其中G(x
‑
x
′
,Δ)为空间滤波函数，Ω为计算域，Δ为滤波宽度，一般将滤波宽度处理为网格分辨率的函数
[0057]Δ＝(ΔxΔyΔz)
1/3
[0058]为了避免密度脉动带来更多的未知项，采用法夫尔滤波，有
[0059][0060]其中
[0061]对连续性方程、动量方程、能量方程实施法夫尔滤波操作后，有
[0062]连续方程
[0063][0064]动量方程:
[0065][0066]其中
[0067][0068][0069]能量方程：
[0070][0071]其中：
[0072][0073]τ
ij,SGS
为亚格子湍流应力，需要引入模型对方程进行封闭，此处引入Smagorinsky 模型：
[0074][0075][0076]C
S
＝0.16；C
l
＝0.09；
[0077]FW
‑
H方程如下所示：
[0078][0079][0080][0081][0082]其中
[0083][0084][0085][0086]S为紧贴固体壁面的控制面。
[0087]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比较，本专利技术的有益效果在于：本技术中采用上述方法设计出的离心扇叶是闭式结构，效率相对于开式、半开式的结构更高，同时限定了叶片为后弯式叶片，进一步提高了离心扇叶的效率；在降噪方面，通过叶片后缘的波纹状设置，气流在吹出出风口前，涡流分离，进而达到噪声降低的目的，效果更好；同时叶片是采用三元流理论设计的，设计出的扇叶效率更高，噪声低。
附图说明
[0088]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离心扇叶，包括：主板；护罩，与所述主板相对配置；多个叶片，配置于所述主板与护罩之间；所述多个叶片间隔圆周排列构成圆环状叶片组，相邻的叶片间构成气流通道，气流通道上靠近于主板中心轴的一端为进风口，相对另一端构成出风口；所述叶片构成进风口的一端为前缘，构成出风口的另一端为后缘，叶片的后缘与主板的切线夹角为β，β>90
°
。2.根据权利要求1所述的一种离心扇叶，其特征在于：所述叶片的后缘为波纹状配置。3.根据权利要求2所述的一种离心扇叶，其特征在于：所述的叶片与护罩连接的一端为顶端，与主板连接的另一端为底端；叶片的后缘是从顶端向底端波纹状配置。4.根据权利要求2或3所述的一种离心扇叶，其特征在于：所述叶片的后缘设置至少两个从后缘向前缘方向凹设的槽口，令后缘构成所述的波纹状配置。5.根据权利要求1所述的一种离心扇叶，其特征在于：所述叶片的前缘与主板的直径夹角为θ，θ＜90
°
。6.根据权利要求5所述的一种离心扇叶，其特征在于：所述叶片的俯视角度为弧形，内凹的一侧为内侧面，相对另一侧为外侧面，后缘上外侧面的切线与主板的切线夹角为β；前缘上外侧面的切线与主板的直径夹角为θ。7.根据权利要求6所述的一种离心扇叶，其特征在于：所述的β为130
°‑
143
°
；所述的θ为60
°‑
68
°
。8.根据权利要求1所述的一种离心扇叶，其特征在于：所述主板中心处构成有动力轴穿设的孔，所述多个叶片绕孔圆周排列分布。9.根据权利要求1所述的一种离心扇叶，其特征在于：所述护罩中心处为中空结构。10.离心扇叶的叶片设计方法，其特征在于：包括以下步骤：S10：通过速度三角形进行一维的流场设计，然后分为S1,S2流面进行二维设计；S20：使用不少于5个展向截面进行二维流动分析；在二维流动分析中，通过通过仿真软件分析湍流度；S30：进行相应的三维造型，并导入相应的流场分析软件进行整环叶轮的三维全流场仿真，设计出叶片形状；S40：进行噪声分析，使用声比拟法，计算流场使用LES大涡模拟进行，并在得到包裹面基本流场后，使用FW
‑
H方程进行进一步的声场分析。11.根据权利要求10所述的离心扇叶的叶片设计方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵顺，余浩军，兰旭东，
申请(专利权)人：佛山市清源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：