[发明专利]一种等厚度弯掠轴流叶片及轴流风机

说明书

本发明公开了一种等厚度弯掠轴流叶片及轴流风机，属于风机领域，该叶片包括压力曲面、吸力曲面、上曲面、下曲面、前缘曲面和尾缘曲面，上曲面和下曲面与两个同轴圆柱体的侧面重合，从半径R_H到R_S的一系列同轴圆柱体的侧面与该轴流叶片相交得到一系列截面，每个截面的压力面曲线和吸力面曲线由通过控制弦长、前缘进口角、尾缘出口角、叶型安装角和相对弯度的三次样条曲线生成，前缘曲线和尾缘曲线由圆弧生成，其中，弦长和叶型安装角沿径向分别满足三次样条曲线和线性关系。以每个截面弦长的中点作为积叠点得到积叠线，该积叠线沿轴向前掠、周向前弯。本发明通过关键形状参数的改进设计，解决带叶托结构的轴流叶轮效率低、噪声大的问题。

技术领域

本发明属于风机领域，更具体地，涉及一种等厚度弯掠轴流叶片，属于风机组成部件，尤其适用于带叶托结构的轴流风机。

背景技术

轴流风机因其流量大、体积小、压头低的特点在通风机械中占有极其重要的地位，不仅仅在电力、冶金等传统行业广泛应用，而且在高层建筑、航空航天等领域都产生出对轴流风机的强烈需求，尤其是随着新技术、新行业、新领域的出现，对轴流风机的性能要求不断地提升。

带叶托结构的轴流风机的叶片一般为钣金件，这种钣金叶片是通过压型、折弯等工艺生产的，因制造方便、成本较低而广泛地应用于管道通风机中，但这种钣金叶片不是根据三元流动理论设计的，可调参数较少，叶片的形状并不能更好的适应空气在流道内的流动状况，因此使得在流道内的损失较大，再加上叶托处的损失，导致这种型式的轴流风机的性能较低、噪声较大。

目前，开发高效节能型轴流风机与低噪声环保型轴流风机已是大势所趋。一般效率较高的轴流风机都是基于基元级的设计方法，并且有研究表明，具有轴向前掠、周向前弯特征的叶片能够提升轴流风机的性能，降低其噪声。因此将基于基元级的设计方法与弯掠技术相结合来设计带叶托结构的轴流风机，可以提高其效率、降低噪声。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有带叶托结构的轴流风机效率低下的问题，提出了一种等厚度弯掠轴流叶片，对其关键参数进行改进，包括弦长、前缘进口角、尾缘出口角、叶型安装角、相对弯度和弯掠角，减少流道内的流动损失和叶顶泄漏损失，能有效的提高其气动性能。

为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种等厚度弯掠轴流叶片，该轴流叶片的表面为空间三维曲面，包括上曲面、下曲面、压力曲面、吸力曲面、前缘曲面和尾缘曲面，其中：

所述上曲面和所述下曲面与两个同轴圆柱体的侧面相重合，将所述两个同轴圆柱体的轴线记为Z轴，将所述上曲面和所述下曲面各自对应的圆柱体的半径分别记为R_S和R_H，且R_SR_H，记X轴正方向为从所述下曲面指向所述上曲面的方向，与XOZ平面垂直的轴为Y轴，O为此空间直角坐标系的原点；

所述压力曲面与所述上曲面、所述下曲面均相交，相交线记为压力面曲线ab；所述吸力曲面与所述上曲面、所述下曲面均相交，相交线记为吸力面曲线cd；与所述压力面曲线ab和所述吸力面曲线cd共面且间距相等的线记为中弧线；所述Z轴正方向由所述吸力曲面指向所述压力曲面；

所述前缘曲面与所述上曲面、所述下曲面均相交，相交线记为前缘曲线；所述尾缘曲面与所述上曲面、所述下曲面均相交，相交线记为尾缘曲线；所述Y轴正方向由所述尾缘曲面指向所述前缘曲面；

沿所述X轴正方向以半径r从R_H到R_S变化的一系列同轴圆柱体的侧面与所述轴流叶片相交得到一系列截面，该系列截面按照(r-R_H)/(R_S-R_H)＝0％～100％之间的不同比值选取，再将这一系列截面沿YOZ平面展开；