一種離心風機降噪葉片結構的製作方法

2023-05-01 19:41:26 1

本實用新型涉及到風機領域，具體指一種離心風機降噪葉片結構。

背景技術：

空調掛機採用的是離心風機，實際運行時氣體流經葉片表面，當附面層過大會造成邊界層分離，進而產生渦流脈動噪聲和尾緣渦流脫離噪聲，不僅影響風機的氣動性能，而且噪音大。

CN201410640489.9公開了一種《高速電力機車冷卻系統用低噪軸流風機葉輪》，其通過在軸流風機葉片上開設通孔來降噪；通過整個葉輪表面設置成通孔雖然會使噪聲降低，但會使氣體在槽內產生渦流，使能量損失增加，嚴重影響到風量和風向。

CN201410592816.8公開了《一種葉片導流槽降噪的離心風機》，其是通過在離心風機葉片上設置導流槽來降噪；導流槽的降噪效果較小，並且其通過將渦流噪聲導流在一起只能降低渦流噪聲的區域，不能根本上降低渦流噪聲。

CN201310732374.8公開了《一種降噪軸流風機》，其是通過在軸流風機葉片上開槽，邊緣設鋸齒來降噪；CN200620087739.1公開了一種《空調軸流風扇》，其是通過在軸流風扇葉片尾翼部設置凹槽，切削吸力面，使得葉片表面層流轉換成紊流來降噪；其最多使氣體降噪一次，降噪效果不明顯。

CN201020162624.0公開了一種《低噪聲軸流風機》，其是在軸流風機葉片上設置橡膠層，橡膠層上設有吸聲孔來降噪；橡膠層的設置會使葉片表面摩擦阻力大幅度增大，同時增加了葉片厚度，降低了氣動性能。

綜上，現有技術中的降噪葉片結構雖然有一定的降噪效果，但降噪效果不明顯；且氣流在凹槽內能量損失大，對氣流的風量和方向產生不利作用，均不能在保證風機氣動性能不變的條件下有效的降低噪聲。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀提供一種能改善葉片表面因邊界層分離所導致的噪聲問題、從而有效降低噪音的離心風機降噪葉片結構。

本實用新型解決上述技術問題所採用的技術方案為：該離心風機降噪葉片結構，包括葉片，其特徵在於所述葉片的迎風面上間隔設有多個第一凹腔槽，所述葉片的尾翼上間隔設有多個第二凹腔槽，並且所述第二凹腔槽的橫截面積大於所述第一凹腔槽的橫截面積。

所述第二凹腔槽的橫截面為矩形。

為能更有效地減小葉片邊界層內氣體分離前的壓力，降低渦流的產生，所述第二凹腔槽的高度b可以為5～10mm，所述第二凹腔槽的高度b與寬度a之比為1～3:1，所述第二凹腔槽的深度h2為2～5mm。

所述第二凹腔槽靠近所述葉片的下邊緣，並且所述第二凹腔槽與所述葉片的出口側邊之間的最小距離為5～30mm。

相鄰所述第二凹腔槽之間的徑向距離為2～8mm。

上述各方案中第二凹腔槽的尺寸設計對整體的風量和出口速度以及方向幾乎不產生影響。

所述第二凹腔槽可以有3～7個，呈一排平行設置。

所述葉片沿其長度方向上具有面部和尾部，所述尾部的寬度大於所述面部的寬度，所述第二凹腔槽設置在所述尾部上。

所述尾部的上、下邊緣均外凸於所述面部的上、下邊緣。

上述各方案中，所述第一凹腔槽可以根據需要為任意形狀，較好的，所述第一凹腔槽的橫截面為圓形。

所述第一凹腔槽的直徑D1為4～10mm、深度h1為2～5mm，相鄰第一凹腔槽的圓心距離d2為1.5D1～3D1；

所述第一凹腔槽的圓心距離所述葉片上邊緣的最小距離h3為10～30mm，距離所述葉片下邊緣的最小距離h4為10～30mm，距離所述葉片進口側邊的最小距離L1為10～30mm，距離所述葉片出口側邊的最小距離L2為10～30mm。

與現有技術相比，本實用新型所提供的離心風機降噪葉片結構，在葉片的面部設置了第一凹腔槽，用於減小葉片表面的邊界層分離；在葉片的尾翼上設置了第二凹腔槽，用於減小葉輪尾緣渦流周期性脫落；兩者協同作用，凹腔槽內大部分橫向流動受到溝槽邊界的阻礙，無法形成大尺度的漩渦，這種阻滯作用增加了粘性底層的有效厚度，減少壁面上的速度梯度，從而大大降低了噪音的產生。優選方案中，氣體流經矩形槽時會產生衝擊損失，能有效的減小葉片邊界層內氣體分離前的壓力，從而降低了渦流的產生，降噪效果更優。本實用新型優選方案中，各凹腔槽的尺寸設計，能使氣體在各凹腔槽內的能量損失降低到可以忽略的程度；並且開矩形槽加工工藝簡單，加工成本低。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例使用狀態的立體示意圖；

圖2為本實用新型實施例中葉片正視方向的示意圖；

圖3為本實用新型實施例中葉片測試方向的示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。

如圖1至圖3所示，該離心風機降噪葉片結構包括：

葉片1，為弧形板狀結構，並且迎風面17的弧度大於背風面18的弧度，葉片的中部厚度最大。

葉片1沿其長度方向上具有面部11和尾部12，尾部12的寬度大於面部11的寬度，並且尾部12的上、下邊緣均外凸於面部11的上、下邊緣，尾部下邊緣的長度稍大於尾部上邊緣的長度；並且尾部12的下邊緣的端角位置為弧形，弧形半徑大於第二凹腔槽3的高度b。

第一凹腔槽2，有多個，間隔設置在葉片1的迎風面17上，第一凹腔槽2的橫截面為圓形。

本實施例中，第一凹腔槽2的直徑D1為7mm、深度h1為3.5mm，相鄰第一凹腔槽的圓心之間的距離d2為15mm；

最上排第一凹腔槽2的圓心距離葉片1上邊緣13的距離h3為20mm，最下排第一凹腔槽2距離葉片1下邊緣14的距離h4為20mm，最內列第一凹腔槽的圓心距離葉片1進口側邊15的距離L1為20mm，最外列第一凹腔槽距離葉片出口側邊16的距離L2為30mm。

相鄰第一凹腔槽2之間的間距相等。

第二凹腔槽3，間隔設有在葉片1的尾翼上，本實施例中第二凹腔槽3有四個，設置在尾部12上，靠近葉片尾部12的下邊緣13，呈一排布置且相互平行；第二凹腔槽3的下邊緣低於面部11的下邊緣13，第二凹腔槽3的上邊緣與最下排第一凹腔槽2的上邊緣平齊；最外側第二凹腔槽3距離葉片出口側邊16的距離為23mm。

本實施例中第二凹腔槽3的橫截面為矩形，第二凹腔槽3的橫截面積大於第一凹腔槽2的橫截面積。第二凹腔槽3的高度b為8mm，第二凹腔槽3的寬度a為4mm，第二凹腔槽3的深度h2為4mm，相鄰第二凹腔槽3之間的徑向距離為5mm。

現有技術中，當流體流過光滑表面時，葉片表面會形成邊界層。該邊界層粘滯在壁面上，不隨主流流動，並在邊界層內產生流向渦，導致低速流體的聚集和底層流體的向上突射，容易引起近壁區湍流猝發。噪音大。當氣體流經葉片尾緣並發生分離時，分離區和尾流區附近形成的低壓區由於壓力梯度過大從而導致很強的壓差阻力，發生渦流脫離噪聲，噪音進一步增大。

而本實施例中，在葉片表面進行微凹腔處理，對葉片表面摩擦阻力影響不大，在氣體流經葉片表面時會使邊界層降低，相當於降低了葉片厚度；且流體在第一凹腔槽內的橫向流動受到溝槽邊界的阻礙，無法形成大尺度的漩渦，這種阻滯作用相當於增加了粘性底層的有效厚度，減少壁面上的速度梯度，從而減小噪聲，且有利於氣動性能。

而當氣體流經尾緣根部時，依次經過各矩形槽，尾翼上的矩形槽時會產生衝擊損失，能較大的降低速度梯度，有效減小葉片邊界層內氣體分離前的壓力，降低葉片根部渦流的產生，且渦流噪聲主要發生在葉片根部，獲得進一步的顯著降噪效果。並且，矩形槽的尺寸設計對整體的風量和出口速度方向幾乎沒有影響。