一种具有多通道通气孔降噪叶片的轴流风机

本发明涉及的是一种轴流风机，具体地说是具有降噪叶片的轴流风机。

背景技术：

1、风机在矿业石油、化工、冶金、建筑、空调制冷、电力等工业部门以及人们日常生活中均有着极其广泛的应用。同时，随着风机的广泛应用，风机所带来的噪声问题也越来越引起人们的重视。轴流风机的噪声已经成为工矿企业和城市环境的主要污染之一。

2、空气动力噪声是轴流风机的主要声源，机械噪声与空气动力噪声相比要小很多。根据空气动力噪声产生的不同机理，可以将空气动力噪声分为离散峰值的旋转噪声以及宽频带的涡流噪声。

3、旋转噪声是由于风机动叶片与静叶片相互作用引起的。涡流噪声主要是风机叶片尾缘随机涡流脱离引起的，并且叶顶间隙泄露涡引起的噪声也占据了很大比例。

4、风机空气动力噪声是旋转噪声和涡流噪声的叠加，二者的相对强弱随所研究的风机类型不同而变化。对于叶顶圆周速度低的单级轴流风机来说，其噪声主要是宽带涡流噪声；对于多级高速轴流风机来说，噪声的主要特性是离散峰值的旋转噪声。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供能降低风机噪声的一种具有多通道通气孔降噪叶片的轴流风机。

2、本发明的目的是这样实现的：

3、本发明一种具有多通道通气孔降噪叶片的轴流风机，其特征是：包括风机外壳、轮毂、叶片，轮毂安装在风机外壳里，叶片安装在轮毂上；所述叶片包括叶片主体、叶顶、叶根、前缘、尾缘，叶片主体上设置降低轴流风机噪声的通气孔。

4、本发明还可以包括：

5、1、每个通气孔的进口皆垂直于叶顶，每个通气孔的出口皆垂直于尾缘，每个通气孔的中间部分为分布在叶片主体上的空间曲线，这些空间曲线在叶根的弦与叶顶的弦组成的平面上的投影皆为对应圆心角为60°的圆弧。

6、2、叶顶包括中弧线、弦、中弧线与叶型前缘交点、中弧线与叶型尾缘交点，通气孔在叶顶上沿着中弧线等距分布，相邻通气孔间距为d1，第一个通气孔距离中弧线与尾缘交点的距离为l1，最后一个通气孔距离中弧线与前缘交点的距离为l2，d1为中线长度的1/10-1/15，l1和l2为中线长度的1/20-1/30。

7、3、通气孔在尾缘上等距分布，相邻通气孔间距为d2，第一个通气孔与叶顶的距离为l3，最后一个通气孔距离叶根的距离为l4，d2为叶高h的1/10-1/15，l3与l4大小相等且为叶高h的1/20-1/30。

8、4、通气孔的进口段是垂直于叶顶的直线段且长为d1，通气孔的出口段是垂直于尾缘的直线段且长为d2，d1为叶高h的2％-4％，d2为叶高h的1％-2％。

9、5、以距离中弧线与前缘交点水平距离d2,竖直距离d1处设置坐标原点o,以平行于叶顶弦且相距弦d1位置处设置x轴，在投影面内以过坐标原点o并且垂直于x轴的直线为y轴建立坐标系，假设某条投影线与x轴交点坐标是(m1,0),与y轴交点坐标是(0，m2),则该投影线可以用以下方程来表示：

10、

11、对于不同的投影线通过m1,m2取不同的值来表示。

12、6、取一条过坐标原点o且垂直于xoy平面的直线设为z轴，设叶顶弦长为b/2处对应的中线位置与弦的距离为d，则中曲面可以用以下方程来表示：

13、

14、综上，各通气孔轴线的中间部分空间曲线段可用如下方程表示：

15、

16、不同的空间曲线通过改变m1,m2的大小来表示。

17、本发明的优势在于：首先，在风机的涡流噪声中，叶顶间隙涡占据相当大的比例。叶顶间隙涡是由于在叶片工作时叶片压力面的静压大于叶片吸力面的静压，并且由于离心力的作用，叶片压力面的气体会通过叶顶与外壳之间的间隙流向叶片吸力面，并且会在叶顶间隙处形成旋涡，进而形成较大的涡流噪声。而本发明的特征是在叶片内部设置一系列贯通叶片叶顶与叶片尾缘的通气孔。因此，当气流从叶片压力面通过叶顶间隙流向叶片吸里面的时候，部分气流会从叶顶处流入通气孔，这样就会较大限度的减少甚至完全去除叶顶间隙涡，进而降低轴流风机的噪声。第二，在风机涡流噪声中，叶片尾缘随机涡流脱离引起的噪声起着主要作用。根据附面层理论，当气流流经叶片表面时，由于附面层发展到一定程度后会发生涡流脱离，这种脱离常在叶片尾缘发展到非常严重的程度，并且在叶片尾缘形成大量的涡。而本发明的特征是在叶片内部设置一系列贯通叶片叶顶与叶片尾缘的通气孔。当叶顶间隙处的气流流入通气孔之后会从叶片尾缘处喷出，进而吹散叶片尾缘的涡，将大尺寸涡吹散成小涡，进而大幅度减少尾缘处的涡量，如此便可以大幅度降低风机噪声。

18、综上，本发明一方面可以通过气孔将叶顶间隙处气流吸入来降低叶顶间隙涡造成的噪声。另一方面，气流从气孔喷出后可以破环叶片尾缘处的大量随机涡，进而大幅降低叶片尾缘涡产生的噪声。

技术特征：

1.一种具有多通道通气孔降噪叶片的轴流风机，其特征是：包括风机外壳、轮毂、叶片，轮毂安装在风机外壳里，叶片安装在轮毂上；所述叶片包括叶片主体、叶顶、叶根、前缘、尾缘，叶片主体上设置降低轴流风机噪声的通气孔。

2.根据权利要求1所述的一种具有多通道通气孔降噪叶片的轴流风机，其特征是：每个通气孔的进口皆垂直于叶顶，每个通气孔的出口皆垂直于尾缘，每个通气孔的中间部分为分布在叶片主体上的空间曲线，这些空间曲线在叶根的弦与叶顶的弦组成的平面上的投影皆为对应圆心角为60°的圆弧。

3.根据权利要求2所述的一种具有多通道通气孔降噪叶片的轴流风机，其特征是：叶顶包括中弧线、弦、中弧线与叶型前缘交点、中弧线与叶型尾缘交点，通气孔在叶顶上沿着中弧线等距分布，相邻通气孔间距为d1，第一个通气孔距离中弧线与尾缘交点的距离为l1，最后一个通气孔距离中弧线与前缘交点的距离为l2，d1为中线长度的1/10-1/15，l1和l2为中线长度的1/20-1/30。

4.根据权利要求2所述的一种具有多通道通气孔降噪叶片的轴流风机，其特征是：通气孔在尾缘上等距分布，相邻通气孔间距为d2，第一个通气孔与叶顶的距离为l3，最后一个通气孔距离叶根的距离为l4，d2为叶高h的1/10-1/15，l3与l4大小相等且为叶高h的1/20-1/30。

5.根据权利要求2所述的一种具有多通道通气孔降噪叶片的轴流风机，其特征是：通气孔的进口段是垂直于叶顶的直线段且长为d1，通气孔的出口段是垂直于尾缘的直线段且长为d2，d1为叶高h的2％-4％，d2为叶高h的1％-2％。

6.根据权利要求5所述的一种具有多通道通气孔降噪叶片的轴流风机，其特征是：以距离中弧线与前缘交点水平距离d2,竖直距离d1处设置坐标原点o,以平行于叶顶弦且相距弦d1位置处设置x轴，在投影面内以过坐标原点o并且垂直于x轴的直线为y轴建立坐标系，假设某条投影线与x轴交点坐标是(m1,0),与y轴交点坐标是(0，m2),则该投影线可以用以下方程来表示：

7.根据权利要求6所述的一种具有多通道通气孔降噪叶片的轴流风机，其特征是：取一条过坐标原点o且垂直于xoy平面的直线设为z轴，设叶顶弦长为b/2处对应的中线位置与弦的距离为d，则中曲面可以用以下方程来表示：

技术总结
本发明的目的在于提供一种具有多通道通气孔降噪叶片的轴流风机，包括风机外壳、轮毂、叶片，轮毂安装在风机外壳里，叶片安装在轮毂上；所述叶片包括叶片主体、叶顶、叶根、前缘、尾缘，叶片主体上设置降低轴流风机噪声的通气孔。本发明一方面可以通过气孔将叶顶间隙处气流吸入来降低叶顶间隙涡造成的噪声。另一方面，气流从气孔喷出后可以破环叶片尾缘处的大量随机涡，进而大幅降低叶片尾缘涡产生的噪声。

技术研发人员：肖友洪,杨光辉,卢华兵,许顺利,何建元,闫莹,原野
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12