一种设有后缘锯齿结构的风扇叶片的制作方法

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1.本实用新型涉及风扇叶片的技术领域，更具体地说涉及一种设有后缘锯齿结构的风扇叶片。


背景技术：

2.叶片后缘处，由于气流的分离，在分离区一般都会产生大量的流场旋涡(涡流)，这种涡流的存在，将会影响到风扇叶片的气动特性 (阻力增加、升力减小)，从而影响风扇性能(风量、风压、功率及效率)。因此，在叶片后缘适当位置布置一定数量及形状尺寸的锯齿，利用锯齿产生的有利旋涡，去主动干扰叶片后缘主流场中的旋涡，假如两种旋涡方向正好相反，就会削弱甚至抵消叶片后缘主流场的旋涡，从而达到有效控制后缘涡流的目的，提升风扇性能。这就是后缘齿距的流场主动干扰原理与功效。后缘锯齿，早已大批量成功应用在航空领域，主要用在飞机发动机短舱的后缘，利用旋涡的主动干扰，起到有效控制发动机尾喷流流场的作用，从而减小发动机尾喷流的旋涡和涡流，最终达到控制和减小气动噪声的目的。
3.目前一些风扇的叶片会在其叶尾缘处开设锯齿，利用锯齿来提高风扇的性能和降低噪音，但现有叶片上叶尾缘处的锯齿的齿型大小一般都是相等，而且其锯齿布满叶片的整个叶尾缘，为了进一步提高风扇的性能，需要对风扇叶片上的锯齿结构进行研究。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的就是针对现有技术之不足，而提供了一种设有后缘锯齿结构的风扇叶片，其风扇叶片上的锯齿结构能有效提高风扇的性能，有效降低风扇的噪音。
5.一种设有后缘锯齿结构的风扇叶片，包括叶轮，叶轮由轮毂和若干叶片组成，叶片的外轮廓边由叶根缘、前叶缘、叶顶缘和叶尾缘组成，叶尾缘靠近叶顶缘的缘边上成型有若干个锯齿，所述叶尾缘上锯齿的齿距从叶片的叶根到叶尖逐渐递增，锯齿之间的齿槽深度从叶片的叶根到叶尖逐渐递增，所述锯齿之间的齿谷呈圆弧形，锯齿之间齿谷的圆弧半径从叶片的叶根到叶尖逐渐递增。
6.优选的，所述叶片上的锯齿的几何形状满足以下方程：
7.y＝(p1+p3*x+p5*x^2+p7*x^3+p9*x^4+p11*x^5+p13*x^6+p15*x^7 )/(1+p2*x+p4*x^2+p6*x^3+p8*x^4+p10*x^5+p12*x^6+p14*x^7+p16* x^8)；其中：
8.p1＝0.1268；
9.p2＝-7.1159；
10.p3＝-0.6437；
11.p4＝16.1764；
12.p5＝0.4981；
13.p6＝-7.2463；
14.p7＝1.8876；
15.p8＝-13.9493；
16.p9＝-2.21089；
17.p10＝1.5409；
18.p11＝-1.5758；
19.p12＝13.9021；
20.p13＝-1.1542；
21.p14＝9.5881；
22.p15＝5.2072；
23.p16＝-12.2496。
24.优选的，所述的叶片上锯齿所占叶尾缘的长度位于叶尾缘长度的 3/20～4/20。
25.优选的，所述叶尾缘上锯齿的齿距为锯齿齿尖之间的间距，锯齿的齿尖呈圆弧形；所述锯齿之间的齿谷为锯齿之间齿槽的底部。
26.优选的，所述叶片上锯齿之间齿槽的两侧内壁之间的夹角呈锐角。
27.本实用新型的有益效果在于：
28.它在风扇叶片上设计齿型逐渐增大的锯齿，其锯齿结构能有效提高风扇的性能，能有效降低风扇的噪音。
附图说明：
29.图1为本实用新型侧视的结构示意图；
30.图2为本实用新型正视的结构示意图；
31.图3为图2中a处的局部放大示意图；
32.图4为现有带均匀大小锯齿的常规风扇扇叶测试的噪音曲线图；
33.图5为现有带均匀大小锯齿的常规风扇扇叶测试的功率曲线图；
34.图6为本实用新型风扇扇叶测试的噪音曲线图；
35.图7为本实用新型风扇扇叶测试的功率曲线图。
36.图中：1、轮毂；2、叶片；21、叶根缘；22、前叶缘；23、叶顶缘；24、叶尾缘；241、锯齿；d、齿距；r、齿谷的圆弧半径。
具体实施方式：
37.实施例：见图1至3所示，一种设有后缘锯齿结构的风扇叶片，包括叶轮，叶轮由轮毂1和若干叶片2组成，叶片2的外轮廓边由叶根缘21、前叶缘22、叶顶缘23和叶尾缘24组成，叶尾缘24靠近叶顶缘23的缘边上成型有若干个锯齿241，所述叶尾缘24上锯齿241 的齿距d从叶片2的叶根到叶尖逐渐递增，锯齿241之间的齿槽深度从叶片2的叶根到叶尖逐渐递增，所述锯齿241之间的齿谷呈圆弧形，锯齿241之间齿谷的圆弧半径r从叶片2的叶根到叶尖逐渐递增。
38.优选的，所述叶片2上的锯齿241的几何形状满足以下方程：
39.y＝(p1+p3*x+p5*x^2+p7*x^3+p9*x^4+p11*x^5+p13*x^6+p15*x^7 )/(1+p2*x+p4*x^2+p6*x^3+p8*x^4+p10*x^5+p12*x^6+p14*x^7+p16* x^8)；其中：
40.p1＝0.1268；
41.p2＝-7.1159；
42.p3＝-0.6437；
43.p4＝16.1764；
44.p5＝0.4981；
45.p6＝-7.2463；
46.p7＝1.8876；
47.p8＝-13.9493；
48.p9＝-2.21089；
49.p10＝1.5409；
50.p11＝-1.5758；
51.p12＝13.9021；
52.p13＝-1.1542；
53.p14＝9.5881；
54.p15＝5.2072；
55.p16＝-12.2496；
56.优选的，所述的叶片2上锯齿241所占叶尾缘24的长度位于叶尾缘24长度的3/20～4/20。
57.优选的，所述叶片2上锯齿241设有5个。
58.优选的，所述叶尾缘24上锯齿241的齿距d为锯齿241齿尖之间的间距，锯齿241的齿尖呈圆弧形；所述锯齿241之间的齿谷为锯齿241之间齿槽的底部。
59.优选的，所述叶片2上锯齿241之间齿槽的两侧内壁之间的夹角呈锐角。
60.工作原理：本实用新型设有后缘锯齿结构的风扇叶片，本风扇叶片对锯齿结构的研究，在叶片2的叶尾缘24上设计多个齿距d、齿槽深度、齿谷的圆弧半径r均逐渐递增的锯齿241，并提出了设计此类结构的锯齿241几何形状结构的设计方程，此类结构的锯齿241能有效提高风扇的性能，能有效降低风扇的噪音；
61.为验证本实用新型的风扇叶片所达到的技术效果，采用相同结构尺寸但设有均匀大小锯齿且布满叶尾缘24的常规风扇扇叶和本实用新型的风扇叶片在同样的工况下进行测试；
62.其中常规风扇叶片测试的数据如下述所示：
63.通风机空气动力性能试验原始记录
64.(gb/t 1236-2017，iso 5801，amca-1999)
65.风机型号 36寸风叶试验编号 20220741202测试装置 风室额定转速(r/m) 940测试电机型号 750w-6p流量测试方式风机出口面积(m2) 0.6717测试电机功率(kw) 075喷嘴喉部总面积(m2) 0.280553风机叶轮直径(m) 0.92测试电机转速(r/m) 940背景燥声(db) 55
66.试验工况记录
67.工况序号单位12345678910大气压力pa976389784698170.198268979649806598227979629773397889大气温度℃28.6829.0529.0929.1929.0229.152929.129.2128.97
大气湿度0.00.2940.2940.2960.2960.2950.3020.3070.3110.3150.307流量压差pa108.74130.73161.77183.93209.86230.18248.15272.11293.7316.32风室静压pa89.0283.3270.9162.2549.874331.4723.8511.180.88出口温度℃33.2133.4332.9833.2133.1832.9632.6932.9232.8532.98风机转速r/m925926930932938939.5940940951957输入功率kw1.05331.02630.986570.94120.89460.8630.83880.82510.7690.7312电机效率0.00.70.70.70.70.70.70.70.70.70.7测试噪声db727170696867.566666669测试电流a2.192.142.12.041.991.971.951.931.881.86
68.通风机空气动力性能试验计算结果
69.流量m3/h139091525016934.518062193292023120984220172290323756全压pa114.84112.63104.65799.36791.08987.39178.17174.61565.17258.092静压pa95.26489.09275.583566.3153.25545.89733.5225.48311.9790.9405动压pa19.57523.54229.073833.05737.83441.49444.65149.13253.19357.152内功率kw0.7890.76820.736110.70180.66870.64480.62540.61710.57680.547静压效率％46.61749.148.270647.37742.73339.97431.22225.23913.2051.1339全压效率％56.19662.07466.838470.99673.09276.11372.81373.971.8470.04噪声dba72.58971.58270.554469.54968.5768.06666.54866.57566.669.577比a声级dba27.5626.32225.477324.64224.12523.78323.07423.29724.32628.143
70.常规风扇叶片测试数据的曲线如附图图4、5所示；
71.本实用新型的风扇叶片测试的数据如下述所示：
72.通风机空气动力性能试验原始记录
73.(gb/t 1236-2017，iso 5801，amca-1999) 风机型号 36寸风叶试验编号 2022041201测试装置 风室额定转速(r/m) 0测试电机型号 750w-6p流量测试方式风机出口面积(m2) 0.06717测试电机功率(kw) 0.75喷嘴喉部总面积(m2) 0.280553风机叶轮直径(m) 0.92测试电机转速(r/m) 940背景噪声(db) 55
74.试验工况记录
工况序号单位12345678910大气压力pa983819857498412.298305978389812398471982089797598294大气温度℃28.7428.6228.5828.4828.7928.7928.9428.7328.9629.04大气湿度0.027.327.428.228.128.528.428.128.428.728.6流量压差pa134.3148.7168.31180.77209.05224.39244.16277.6297.55330.14风室静压pa90.685.481.1571.1160.6152.4141.828.3115.46-3.08出口温度℃31.3231.2831.7231.7632.1132.131.8132.3932.6632.42风机转速r/m925926926.8929933935937943.5946950输入功率kw1.09541.08051.053911.02010.97820.95620.91730.88310.84250.7784电机效率0.070707070707070707070测试噪声db70.669.568.56867.767.567.266.86868测试电流a2.252.232.192.152.092.082.0221.961.89
75.通风机空气动力性能试验计算结果
流量m3/h153581614917214.217855192671993520752221852301124195全压pa120.23117.02116.228107.89102.4496.17988.17880.03370.18756.125静压pa96.20990.47286.109375.51164.74555.82144.38430.1216.502-3.278
动压pa24.02126.54830.118532.38337.69940.35843.79349.91353.68659.403内功率kw0.81420.80130.782820.75830.73140.71290.68180.65770.62950.5799静压效率％50.37950.61552.565849.35847.34543.33137.50228.20516.747-3.797全压效率％62.95765.46870.951870.52674.91374.65974.50574.94571.22865.009噪声dba71.12270.00169.015268.52268.27368.04867.72167.33868.56768.54比a声级dba25.26424.16122.956222.9522.82122.99623.24923.41825.62827.326
76.本实用新型的风扇叶片测试的曲线如附图图6、7所示；
77.根据数据图表的对比，本风扇叶片能有效提高风机效率，并有效实现噪音的降低。
78.所述实施例用以例示性说明本实用新型，而非用于限制本实用新型。任何本领域技术人员均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，
79.对所述实施例进行修改，因此本实用新型的权利保护范围，应如本实用新型的权利要求所列。