[发明专利]一种用于轴流风扇的自调节锯齿尾缘结构

说明书

技术领域

本发明涉及叶轮机械降噪技术领域，具体地说，涉及一种用于轴流风扇的自调节锯齿尾缘结构。

背景技术

叶轮机械是一种以连续旋转叶片为本体，使能量在流体工质与轴动力之间相互转换的动力机械，其常见类型有通风机，水轮机，风力发电机以及航空发动机等。目前，叶轮机械由于其稳定性良好、效率高而广泛用于能源领域。

但是，常见的叶轮机械，如风机，在处理噪声问题上存在着很大的缺陷。噪声通常可分为振动噪声和气动噪声两大类。振动噪声主要通过动平衡来加以控制，而气动噪声则是由于流场中的湍流脉动产生。对于气动噪声的控制，则是利用流体力学知识，通过流动控制技术，对湍流团的击碎、疏导多种方式来减弱。

对于叶片尾缘锯齿构型，由于其能将叶片的集中脱落涡分割成数个小涡，并防止尾迹脱落涡集中产生，因而有较好的降噪效果。但是，目前对尾缘锯齿的研究，还是集中在固定构型的研究上。例如，专利CN102635573公开了“一种齿形尾缘轴流风扇”，该齿形尾缘轴流风扇是在常规风扇尾缘添加固定结构大小的锯齿结构，最终在某一转速下达到了一定的降噪效果。但该齿形尾缘轴流风扇存在的不足是其锯齿尺寸的设计未能很好地与理论相结合，这也是目前现有技术中锯齿尾缘设计的缺陷，即对锯齿尺寸的设计多体现在尝试的阶段，通过实验试出尺寸的效果进行采用。目前的风扇并非以恒定转速工作，可能有两个，三个甚至多个转速。对于某一宽度的锯齿结构，可能在该转速下能够达到较好的降噪目的，但在其它转速下，效果欠佳，或有一定的降噪目的，但与该转速下的最优宽度的锯齿结构的降噪效果相比仍有一定差距；未能体现其变工况条件下的控制效果。

在不同的工作状况下，不同宽度的锯齿结构对降噪效果的影响也有所不同。文献“叶片锯齿尾缘对降低空调室外机气动噪声影响的试验研究”(《工程热物理学报》，2011,10:1681-1684)中研究表明，锯齿宽度对降噪效果影响较大，而当锯齿宽度与尾迹宽度相一致时，降噪效果较好。对于低压轴流风机的尾迹宽度，Fukano等人提出了相应的计算公式(Noise Generated by Low Pressure Axial Flow Fans，I Modeling of the Turbulent Noise[J].Journal Of Sound And Vibration,1977150(1):63-74),即，

尾迹宽度D＝D_t+δ_tp^*+δ_ts^*,

其中D_t表示叶片尾缘厚度，δ_tp^*和δ_ts^*分别表示叶片压力面与吸力面的排挤厚度，

且δ_tp^*＝δ_ts^*＝(0.37C/8)Re_c^-0.2 (1)

所以D＝D_t+(0.37C/4)Re_c^-0.2(2)

其中,C表示叶片弦长，Re_c是由叶片弦长C和叶片来流速度共同确定的雷诺数。

由于尾缘宽度D_t，叶片弦长C一定，因此，尾迹宽度随雷诺数Re_c变化。当忽略来流密度，粘性变化时，Re_c又与来流速度变化，速度与转速有关，即可得尾迹宽度与风机转速变化关系。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种用于轴流风扇的自调节锯齿尾缘结构；在风机叶片的吸力面上设置弹簧、锯齿滑块结构，并将其约束在风扇叶片表面的滑槽内，利用风扇在不同转速下所受的离心力，控制锯齿滑块的伸长尺寸，建立转速与锯齿滑块尺寸的关系，针对不同工况有效地降低风扇的气动噪声。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括电机、机匣、电机支架、轮毂、风机叶片、风机、锯齿滑块、滑槽、弹簧、圆杆、挡片、挡块、锯齿尾缘、挡环，电机与电机支架固连且安装在机匣内，机匣通过支架固定在地基上，轮毂与电机输出轴固连，风机叶片沿轮毂周向等间距安装，在风机叶片的吸力面上设置弹簧、锯齿滑块结构；

所述锯齿滑块为矩形，其中一侧边为锯齿尾缘，锯齿滑块长度为风机叶片长度的0.4～0.8，宽度为不同转速下锯齿滑块滑动距离的最大值的1.5～3倍；