一种通过通气孔来降噪的轴流风机叶片制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种通过通气孔来降噪的轴流风机叶片，包括叶片体，所述叶片体包括叶顶、叶根、前缘、尾缘、压力面、吸力面，叶片体里设置贯通压力面到尾缘的通气孔，通气孔在进口处与压力面的夹角α为30

【技术实现步骤摘要】
一种通过通气孔来降噪的轴流风机叶片


[0001]本专利技术涉及的是一种叶片，具体地说是轴流风机叶片。

技术介绍

[0002]轴流风机作为一种广泛运用的流体机械，在矿业、化工、石油、冶金、建筑、空调制冷等工程实际中发挥着重要作用，但同时也引起了较大的噪声污染。噪声对人们的身心健康的危害是多方面的，对轴流风机的降噪研究具有重要的意义。
[0003]轴流风机作为一种通风设备，其内部流动是非常复杂的三维流动，尤其是在偏工况运行时，其叶片尾缘很容易发生分离流动，叶片顶部产生叶顶旋涡，流道中产生旋转失速。因此，研究轴流风机降噪时可以从多方面入手。
[0004]轴流风机的非定常流动和其噪声密切相关，由风机内部非定常流动而引起的噪声称之为空气动力噪声。空气动力噪声是轴流风机的主要噪声源，机械噪声与空气动力噪声相比要小很多。根据空气动力噪声产生的不同机理，可以将空气动力噪声分为离散峰值的旋转噪声以及宽频带的涡流噪声。
[0005]旋转噪声是由于风机动叶片与静叶片相互作用引起的。涡流噪声主要是风机叶片尾缘随机涡流脱离引起的。
[0006]风机空气动力噪声是旋转噪声和涡流噪声的叠加，二者的相对强弱随所研究的风机类型不同而变化。对于叶顶圆周速度低的单级轴流风机来说，其噪声主要是宽频带涡流噪声；对于多级高速轴流风机来说，噪声的主要特性是离散峰值的旋转噪声。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供可以大幅度降低轴流风机噪声的一种通过通气孔来降噪的轴流风机叶片。
[0008]本专利技术的目的是这样实现的：
[0009]本专利技术一种通过通气孔来降噪的轴流风机叶片，其特征是：包括叶片体，所述叶片体包括叶顶、叶根、前缘、尾缘、压力面、吸力面，叶片体里设置贯通压力面到尾缘的通气孔，通气孔在进口处与压力面的夹角α为30
°
，在出口处垂直于尾缘，各通气孔的轴线皆位于平行于叶根的平面内；在压力面处穿孔面积占压力面面积的0.5％
‑
1.5％，在尾缘处穿孔面积占据尾缘面积的2％
‑
4％。
[0010]本专利技术还可以包括：
[0011]1、通气孔的直径d1为叶高h的1.5％
‑
3％。
[0012]2、通气孔在叶片尾缘上等距分布，相邻通气孔间距为D1，第一个通气孔与叶根的距离为L1，最后一个通气孔距离叶顶的距离也为L1，D1为叶高h的1/15
‑
1/10，L1为叶高h的1/30
‑
1/20。
[0013]3、以叶根的叶型为基础建立坐标系，以压力面的中点为坐标原点O，以连接坐标原点O和中线与尾缘交点的直线为X轴，将位于叶根所在平面并且过坐标原点O且垂直于X轴的
直线设为Y轴，将过坐标原点O且垂直于X
‑
O
‑
Y平面的直线设为Z轴，各通气孔轴线在叶根所在平面的投影线为曲线，设中线与尾缘交点的坐标为(L，0),在L/2处对应投影线上的点与X轴的距离为d，则该轴线的投影线用以下方程来表示：
[0014][0015]第i个通气孔的轴线所在平面方程如下：
[0016]Z＝L1+(i
‑
1)D1
[0017]通气孔轴线的方程为：
[0018][0019]上式中，i表示距离叶根第i个通气孔轴线。
[0020]本专利技术的优势在于：在风机的涡流噪声中，叶片尾缘随机涡流脱离引起的噪声起着主要作用。根据附面层理论，当气流流经叶片表面时，由于附面层发展到一定程度后会发生涡流脱离，这种脱离常在叶片尾缘发展到非常严重的程度，并且在叶片尾缘形成大量的脱落涡。而本专利技术的特征是在叶片内部设置一系列贯通叶片压力面中间位置与叶片尾缘的通气孔。当气流在压力面中间位置处流入通气孔之后会从叶片尾缘喷出，进而吹散叶片尾缘的脱落涡，将大尺寸涡吹散成小涡，进而大幅度减少叶片尾缘处的涡量，如此便可以大幅度降低风机噪声。
附图说明
[0021]图1为本专利技术安装于风机外壳里的结构示意图；
[0022]图2为本专利技术的结构示意图；
[0023]图3为通气孔轴线分布示意图；
[0024]图4为尾缘结构示意图；
[0025]图5为叶片叶型示意图；
[0026]图6为坐标系内轴线投影示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述：
[0028]结合图1
‑
6，本专利技术是一种通过设置叶片内部通气孔来降低噪声的轴流风机叶片。如图1所示，本专利技术的总体结构包括风机外壳1、风机叶片2、轮毂3、通气孔4。如图2和图5所示，该叶片包括叶顶5、叶根6、前缘7、尾缘8、压力面9、吸力面10、通气孔4。结合图1和图2，叶片在随着轮毂旋转时，气流会沿着叶片的压力面和吸力面从叶片前缘流向叶片尾缘，并且在叶片尾缘处形成较大的脱落涡，进而形成较大的涡流噪声。而本专利技术在叶片内部构造了一系列通气孔，如图2所示，气流由前缘沿着压力面流向尾缘的过程中，会有部分流体在压力面中间位置处流向多通道通气孔，并且由于叶片压力面的静压要大于尾缘处静压，因此流入多通道通气孔的气体很容易就能从叶片尾缘处通气孔的出口喷出，喷出的这部分气体会冲散叶片尾缘处的脱落涡，将大尺寸涡吹散成小尺寸涡，进而大幅度削弱尾缘脱落涡产
生的涡流噪声，以此来达成轴流风机的降噪目的。
[0029]如图5所示，叶片叶型包括中弧线11、中弧线与叶型前缘交点12、中弧线与叶型尾缘交点13。中弧线是叶型内切圆中心的连线，简称中线。
[0030]图3中，编号为
①‑
的用来表示叶片通气孔轴线的空间曲线，轴线的形状和位置可以由同一个空间曲线方程中的参数取不同的值来表示。
[0031]在叶片压力面上通气孔的穿孔面积占压力面面积的0.5％
‑
1.5％，在尾缘处穿孔面积占据尾缘面积的2％
‑
4％。
[0032]通气孔的直径d1可取为叶高h的1.5％
‑
3％。
[0033]各通气孔的轴线皆位于平行于叶根的各个平面内。
[0034]每一个通气孔在进口处其轴线的切线与压力面的夹角α可取为30
°
，通气孔出口皆垂直于叶片的尾缘。
[0035]由图4可知，通气孔在叶片尾缘上等距分布，相邻通气孔间距为D1，第一个通气孔与叶根的距离为L1，最后一个通气孔距离叶顶的距离也为L1。D1可以设为叶高h的1/15
‑
1/10，L1可以设置为叶高h的1/30
‑
1/20。
[0036]由于各通气孔轴线皆位于与叶根平行的平面内。为了更加方便描述通气孔轴线形状，如图6所示，以叶根的叶型为基础建立坐标系。以压力面的中点为坐标原点O；以连接坐标原点O和中线与尾缘交点13的直线为X轴；将位于叶根所在平面并且过坐标原点O且垂直于X轴的直线设为Y轴；将过坐标原点O且垂直于X
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过通气孔来降噪的轴流风机叶片，其特征是：包括叶片体，所述叶片体包括叶顶、叶根、前缘、尾缘、压力面、吸力面，叶片体里设置贯通压力面到尾缘的通气孔，通气孔在进口处与压力面的夹角α为30
°
，在出口处垂直于尾缘，各通气孔的轴线皆位于平行于叶根的平面内；在压力面处穿孔面积占压力面面积的0.5％
‑
1.5％，在尾缘处穿孔面积占据尾缘面积的2％
‑
4％。2.根据权利要求1所述的一种通过通气孔来降噪的轴流风机叶片，其特征是：通气孔的直径d1为叶高h的1.5％
‑
3％。3.根据权利要求1所述的一种通过通气孔来降噪的轴流风机叶片，其特征是：通气孔在叶片尾缘上等距分布，相邻通气孔间距为D1，第一个通气孔与叶根的距离为L1，最后一个通气孔距离叶顶的距离也为L1，D1为叶高h...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖友洪，杨光辉，卢华兵，许顺利，闫莹，原野，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：