前缘缝翼式离心叶轮及设计方法与流程

本发明涉及一种离心通风机叶轮，特别涉及一种前缘缝翼式离心叶轮及设计方法。

背景技术：

离心通风机是一种广泛应用于各行各业的通风设备。运行时，气流经过离心叶轮压强和速度增加，然后经螺旋式蜗室回收部分动能排出。由于蜗舌与叶轮的干涉作用，气流在叶轮通道内做扩压运动时容易发生流动分离，使风机气动效率下降。为了控制流动分离，研究人员在叶片尾缘将叶片开缝分成前后长短叶片，从而形成搭接缝隙，使气流在压差作用下从压力面侧经缝隙吹向吸力面侧，加速吸力面区域流体的掺混，达到抑制流动损失的作用。通常情况下，叶轮流道内的流动分离发生在尾缘侧，因此在叶片尾缘开缝进行流动控制，难以达到根治流动分离、提高离心通风机气动性能的目的。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述存在的缺陷，提供一种更为高效的前缘缝翼式离心叶轮及设计方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种前缘缝翼式离心叶轮，包括离心叶片前缘部位，所述离心叶片前缘部位由前后两个叶片叠加而成，其中，前叶片绕风机转轴逆叶轮旋转方向旋转5⁰~7⁰形成前缘缝翼，后叶片为主叶片，形成缝翼结构，使气流经缝翼结构高速射出与主叶片吸力面附面层掺混，增加附面层动能和抗分离能力，且前缘缝翼的整流作用使进入叶轮流道内的气流更均匀；前缘缝翼和主叶片作为一组叶片沿周向均匀布置。

一种前缘缝翼式离心叶轮的设计方法，首先，采用现有离心通风机设计方法获得叶轮几何结构参数，再在25%~40%倍叶片弦长c位置将叶片中线截断得到前、后两段中线，将前段中线延长l=5%c；然后按选定的厚度分布规律在两段中线上叠加叶片厚度，获得前后两个叶片，将前叶片绕风机转轴逆叶轮旋转方向旋转5⁰~7⁰得到前缘缝翼，后叶片则为主叶片；最后，将前缘缝翼和主叶片作为一组沿周向均匀布置，即获得前缘缝翼式离心叶轮。

本发明的有益效果在于：在离心叶片前缘部位采用缝翼结构，气流经缝翼高速射出与主叶片吸力面附面层掺混，附面层动能增加，抗分离能力增强。另外，前缘缝翼布置对叶轮进口气流有整流作用，使得进入叶轮流道内的气流更均匀。因此，采用前缘缝翼式离心叶轮设计可抑制离心通风机叶轮流道内的流动分离，大幅度提高风机气动性能与流场品质。

附图说明

图1为现有技术的离心通风机叶轮结构剖视图；

图2为图1的左视图；

图3为本发明的前缘缝翼式离心叶轮结构示意图；

图4为本发明的前缘缝翼式离心叶轮成型示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1，2所示，现有离心通风机设计方法获得叶轮几何结构参数，如叶轮进出口直径d1、d2、叶片数z、叶片进出口安放角β1a和β2a、以及叶片中线。

如图3所示，本发明的前缘缝翼式离心叶轮，离心叶片前缘部位由前后两个叶片叠加而成，其中，前叶片1相对后叶片2绕风机转轴逆叶轮旋转方向旋转5⁰~7⁰形成前缘缝翼，后叶片2为主叶片，形成缝翼结构，使气流经缝翼结构高速射出与主叶片吸力面附面层掺混，增加附面层动能和抗分离能力，前缘缝翼的整流作用使进入叶轮流道内的气流更均匀。前缘缝翼和主叶片作为一组叶片沿周向均匀布置，形成前缘缝翼式离心叶轮。

如图4所示，本发明的前缘缝翼式离心叶轮的设计方法，首先，采用现有离心通风机设计方法获得叶轮几何结构参数，再在在25%~40%倍叶片弦长c位置将叶片中线截断得到前、后两段中线，将前段中线适当延长l，l约为5%c，然后按选定的厚度分布规律在两段中线上叠加叶片厚度获得前后两个叶片，将前叶片1绕风机转轴逆叶轮旋转方向旋转角度θ（5⁰~7⁰）获得前缘缝翼，后叶片2则为主叶片，最后，将前缘缝翼和后叶片2作为一组沿周向均匀布置z组（z为风机叶片数）形成前缘缝翼式离心叶轮，如图3所示。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种前缘缝翼式离心叶轮及设计方法，离心叶片前缘部位由前后两个叶片叠加而成，其中，前叶片绕风机转轴逆叶轮旋转方向旋转50~70形成前缘缝翼，后叶片为主叶片，形成缝翼结构，并且前缘缝翼和主叶片作为一组叶片沿周向均匀布置。本发明在离心叶片前缘部位采用缝翼结构，气流经缝翼高速射出与主叶片吸力面附面层掺混，附面层动能增加，抗分离能力增强。另外，前缘缝翼布置对叶轮进口气流有整流作用，使得进入叶轮流道内的气流更均匀。因此，采用前缘缝翼式离心叶轮设计可抑制离心通风机叶轮流道内的流动分离，大幅度提高风机气动性能与流场品质。

技术研发人员：杨爱玲;陈二云;刘婧;丁鹏;李国平
受保护的技术使用者：上海理工大学
技术研发日：2017.10.25
技术公布日：2018.02.23