風(fēng)機(jī)葉輪及其葉片骨線擬合方法、風(fēng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)機(jī)葉輪技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種風(fēng)機(jī)葉輪及其葉片骨線擬合方法、風(fēng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，風(fēng)機(jī)葉輪主要采用直葉片和圓弧翼型葉片，以便于開(kāi)模加工。但是，采用上述葉片的風(fēng)機(jī)，氣流較易在葉片出口段形成脫落渦導(dǎo)致局部速度增加，產(chǎn)生低壓區(qū)，使得葉片出口處較易產(chǎn)生較大的壓力梯度，導(dǎo)致出口氣流分離的可能性較大，對(duì)風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能與噪聲水平有較大的影響。
[0003]綜上所述，如何抑制葉片出口處氣流分離，以降低對(duì)風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能與噪聲水平的影響，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)機(jī)葉輪，抑制葉片出口處氣流分離，以降低對(duì)風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能與噪聲水平的影響。本發(fā)明的另一目的是提供一種具有上述風(fēng)機(jī)葉輪的風(fēng)機(jī)，以及一種風(fēng)機(jī)葉輪的葉片骨線擬合方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種風(fēng)機(jī)葉輪，包括:
[0007]后盤(pán)，設(shè)置于所述后盤(pán)上的葉片；
[0008]其中，所述葉片包括相連的葉片入口段和葉片出口段，所述葉片入口段和所述葉片出口段沿所述葉片的長(zhǎng)度方向依次分布，所述葉片入口段靠近所述后盤(pán)的中心軸線，且所述葉片入口段為翼型結(jié)構(gòu)，所述葉片出口段為等環(huán)量流型結(jié)構(gòu)。
[0009]優(yōu)選地，r>50% R1，其中，r為所述葉片出口段與所述葉片入口段相連的一端距所述后盤(pán)的中心軸線的距離，R1為所述葉片出口段遠(yuǎn)離所述葉片入口段的一端距所述后盤(pán)的中心軸線的距離。
[0010]優(yōu)選地，所述葉片為等厚度葉片。
[0011]優(yōu)選地，所述風(fēng)機(jī)葉輪的子午面投影圖中，所述葉片投影的高度隨著a的減小而增大；其中，a為所述葉片距所述后盤(pán)的中心軸線的距離。
[0012]優(yōu)選地，所述風(fēng)機(jī)葉輪的子午面投影圖中，所述葉片的頂面投影為第一直線段。
[0013]優(yōu)選地，3°〈0^16°，Q1為所述風(fēng)機(jī)葉輪的子午面投影圖中所述第一直線段與所述后盤(pán)的投影的夾角。
[0014]優(yōu)選地，所述風(fēng)機(jī)葉輪的子午面投影圖中，所述葉片的頂面投影為曲線段，且所述曲線段凹向所述后盤(pán)的投影。
[0015]優(yōu)選地，所述風(fēng)機(jī)葉輪的葉間流道面積沿所述葉片的長(zhǎng)度方向?yàn)槎ㄖ怠?br>[0016]優(yōu)選地，所述風(fēng)機(jī)葉輪的子午面投影圖中，所述葉片入口段遠(yuǎn)離所述葉片出口段的端面投影為第二直線段，所述第二直線段自其遠(yuǎn)離所述后盤(pán)投影的一端到其靠近所述后盤(pán)投影的一端向所述后盤(pán)的中心軸線傾斜。
[0017]優(yōu)選地，15° <θ2〈35°，其中，θ2為所述第二直線段與所述后盤(pán)的中心軸線的夾角。
[0018]優(yōu)選地，所述葉片入口段為NACA翼型結(jié)構(gòu)、單圓弧翼型結(jié)構(gòu)、雙圓弧翼型結(jié)構(gòu)或者貝塞爾曲線翼型結(jié)構(gòu)。
[0019]優(yōu)選地，上述風(fēng)機(jī)葉輪還包括前盤(pán)，所述風(fēng)機(jī)葉輪的子午面投影中，所述前盤(pán)的投影中型線與所述葉片的頂面投影為等距線。
[0020]優(yōu)選地，所述前盤(pán)與所述葉片為一體式結(jié)構(gòu)。
[0021]優(yōu)選地，所述前盤(pán)固定于所述風(fēng)機(jī)葉輪的蝸殼，且所述前盤(pán)與所述葉片之間具有間隙。
[0022]優(yōu)選地，所述前盤(pán)與所述葉片之間的間隙為1.5_6mm。
[0023]本發(fā)明提供的風(fēng)機(jī)葉輪，將葉片出口段設(shè)計(jì)為等環(huán)量流型結(jié)構(gòu)，則保證了葉片出口處動(dòng)量矩沿風(fēng)機(jī)葉輪的子午面保持恒定，從而有效減小了氣流在葉片出口段的壓力梯度，抑制了葉片出口處氣流分離，降低了對(duì)風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能與噪聲水平的影響。
[0024]同時(shí)，本發(fā)明提供的風(fēng)機(jī)葉輪，將葉片的葉片入口段設(shè)計(jì)為翼型結(jié)構(gòu)，將葉片的葉片出口段設(shè)計(jì)為等環(huán)量流型，則該葉片兼?zhèn)淞艘硇徒Y(jié)構(gòu)和等環(huán)量流型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使得該風(fēng)機(jī)葉輪在抑制葉片出口處氣流分離的前提下，提高了風(fēng)機(jī)的做功效率。
[0025]基于上述提供的風(fēng)機(jī)葉輪，本發(fā)明還提供了一種風(fēng)機(jī)葉輪的葉片骨線擬合方法，該風(fēng)機(jī)葉輪的葉片骨線擬合方法，包括步驟:
[0026]設(shè)定所述風(fēng)機(jī)葉輪的圓心O，設(shè)定所述葉片遠(yuǎn)離所述后盤(pán)的中心軸線的一端距所述后盤(pán)的中心軸線的距離R1以及所述葉片靠近所述后盤(pán)的中心軸線的一端距所述后盤(pán)的中心軸線的距離R2;
[0027]以圓心O為圓心，以R1為半徑畫(huà)圓，形成圓O1,以圓心O為圓心，以R2為半徑畫(huà)圓，形成圓O2;
[0028]設(shè)定點(diǎn)A，以及點(diǎn)A和圓心O的距離r ；
[0029]由點(diǎn)A開(kāi)始畫(huà)翼型骨線，所述翼型骨線與所述圓O2交于點(diǎn)C，翼型骨線AC即為所述葉片入口段的骨線；
[0030]確定所述葉片出口段的骨線的圓心B，以圓心B為圓心，以點(diǎn)A到點(diǎn)B的距離AB為半徑，由點(diǎn)A開(kāi)始畫(huà)弧，所述弧與圓O1交于點(diǎn)D，弧線AD為所述葉片出口段的骨線，即完成擬合。
[0031]優(yōu)選地，確定圓心B的具體步驟為:做出所述葉片入口段的骨線在點(diǎn)A的切線L1,在點(diǎn)A做出切線L1的垂線L2，在點(diǎn)O做出線段AO的垂線L3，所述垂線L2與所述垂線L 3的交點(diǎn)為所述圓心B。
[0032]優(yōu)選地，確定所述圓心B的具體步驟為:
[0033]做出所述葉片入口段的骨線在點(diǎn)A的切線L1,
[0034]以圓心O為圓心，以r為半徑畫(huà)圓，做出圓03，
[0035]做出圓O3在點(diǎn)A的切線L4，所述切線L1和所述切線L4之間的夾角為β，根據(jù)r、Z OAB = β、Z AOB = 90。確定所述圓心B。
[0036]優(yōu)選地，050%?。
[0037]基于上述提供的風(fēng)機(jī)葉輪，本發(fā)明還提供了一種風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)包括:葉輪，其中，所述葉輪為上述任意一項(xiàng)所述的風(fēng)機(jī)葉輪。
【附圖說(shuō)明】
[0038]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0039]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)機(jī)葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖2為圖1的A-A向剖視圖；
[0041]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種風(fēng)機(jī)葉輪的子午面投影圖；
[0042]圖4為圖3中風(fēng)機(jī)葉輪的不同截面流速分布圖；
[0043]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種風(fēng)機(jī)葉輪的子午面投影圖；
[0044]圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種風(fēng)機(jī)葉輪的子午面投影圖；
[0045]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)機(jī)葉輪的葉片骨線擬合示意圖。
[0046]上圖1-7 中:
[0047]I為葉片、11為葉片入口段、12為葉片出口段、2為后盤(pán)、3為前盤(pán)。
【具體實(shí)施方式】
[0048]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0049]請(qǐng)參考附圖1-6，本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)機(jī)葉輪，包括:后盤(pán)2，設(shè)置于后盤(pán)2上的葉片I。其中，葉片I包括相連的葉片入口段11和葉片出口段12，葉片入口段11和葉片出口段12沿葉片I的長(zhǎng)度方向依次分布，葉片入口段11靠近后盤(pán)2的中心軸線，且葉片入口段11為翼型結(jié)構(gòu)，葉片出口段12為等環(huán)量流型結(jié)構(gòu)。
[0050]需要說(shuō)明的是，翼型結(jié)構(gòu)和等環(huán)量流型結(jié)構(gòu)均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的結(jié)構(gòu)，本文對(duì)翼型結(jié)構(gòu)和等環(huán)量流型結(jié)構(gòu)不做說(shuō)明。
[0051]本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)機(jī)葉輪，將葉片出口段12設(shè)計(jì)為等環(huán)量流型結(jié)構(gòu)，則保證了葉片I的出口處動(dòng)量矩沿風(fēng)機(jī)葉輪的子午面保持恒定，從而有效減小了氣流在葉片出口段12的壓力梯度，抑制了葉片I出口處氣流分離，降低了對(duì)風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能與噪聲水平的影響。
[0052]同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例提供的風(fēng)機(jī)葉輪，將葉片I的葉片入口段11設(shè)計(jì)為翼型結(jié)構(gòu)，將葉片I的葉片出口段12設(shè)計(jì)為等環(huán)量流型，則該葉片I兼?zhèn)淞艘硇徒Y(jié)構(gòu)和等環(huán)量流型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，使得該風(fēng)機(jī)葉輪在抑制葉片I的出口處氣流分離的前提下，提高了風(fēng)機(jī)的做功效率。
[0053]可以理解的是，上述風(fēng)機(jī)葉輪中，葉片出口段12與葉片入口段11為一體式結(jié)構(gòu)。
[0054]上述風(fēng)機(jī)葉輪中，葉片出口段12與葉片入口段11相連的一端距后盤(pán)2的中心軸線的距離為r，葉片出口段12遠(yuǎn)離葉片入口段11的一端距后盤(pán)2的中心軸線的距離為札。為了便于風(fēng)機(jī)葉輪的葉片I骨線的擬合，優(yōu)先選擇r>50%札。
[0055]為了保證葉片I的吸力面與壓力面兩側(cè)均能抑制出口分離流，優(yōu)先選擇葉片I為等厚度葉片。可以理解的是，等厚度葉片的任意兩個(gè)位置的厚度相等。
[0056]可以理解的是，上述風(fēng)機(jī)葉輪中葉片I呈狹長(zhǎng)形狀。上述風(fēng)機(jī)葉輪，其子午面投影中，葉片I投影的高度可為定值，也可隨葉片I距后盤(pán)2的中心軸線的距離發(fā)生變化。優(yōu)選地，風(fēng)機(jī)葉輪的子午面投影圖中，葉片I投影的高度隨著a的減小而增大；其中，a為葉片I距后盤(pán)2的中心軸線的距離。這樣，有效增大了風(fēng)機(jī)葉輪的入口，從而增大了風(fēng)機(jī)的流量?？梢岳斫獾氖?，a為一個(gè)變化的值，是指葉片I的任意位置距后盤(pán)2的中心軸線的距離。
[0057]滿(mǎn)足上述要求，風(fēng)機(jī)葉輪的子午面投影圖中，葉片I的頂面投影可直線，也可為曲線。
[0058]優(yōu)選地，風(fēng)機(jī)葉輪的子午面投影圖中，葉片I的頂面投影為第一直線段?？梢岳斫獾氖?，該第一直線段為斜直線段。為了最大限度的增大風(fēng)機(jī)葉輪的入口，優(yōu)先選擇3°〈0,16°，其中，Q1為風(fēng)機(jī)葉輪的子午面投影圖中第一直線段與后盤(pán)2的投影的夾角，如圖3和圖4所示。
[0059]優(yōu)選地，風(fēng)機(jī)葉輪的子午面投影圖中，葉片I的頂面投影為曲線段，且該曲線段凹向后盤(pán)2的投影，如圖4所示。具體的，該曲線段可為雙曲線、弧線或者其他形式的曲線。
[0060]進(jìn)一步地，風(fēng)機(jī)葉輪的葉間流道面積沿葉片I的長(zhǎng)度方向?yàn)槎ㄖ?。這樣，有效提高了風(fēng)機(jī)的出流均勻性，進(jìn)一步提高了風(fēng)機(jī)性能。需要說(shuō)明的是，實(shí)現(xiàn)葉間流道面積沿葉片I的長(zhǎng)度方向?yàn)槎ㄖ?，是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的技術(shù)，具體的，可通過(guò)調(diào)整葉片I的角度以實(shí)現(xiàn)葉間流道面積沿葉片I的長(zhǎng)度方向保持恒定。
[0061]為了減小葉片I入口處沿葉片I高度方向各點(diǎn)間速度梯度，優(yōu)先選擇風(fēng)機(jī)葉輪的子午面投影圖中，葉片入口段11遠(yuǎn)離葉片出口段12的端面投影為第二直線段，第二直線段自其遠(yuǎn)離后盤(pán)2投影的一端到其靠近后盤(pán)2投影的一端向后盤(pán)2的中心軸線傾斜，如圖3-6所示。進(jìn)一步的，θ2〈85°，其中，θ2為第二直線段與后盤(pán)2的中心軸線的夾角。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可根據(jù)需要設(shè)定θ2的具體值。優(yōu)選的，15° <θ 2〈35°。