多翼离心风机用叶片

1.本实用新型属于流体机械及工程设备技术领域，具体涉及一种多翼离心风机用叶片。


背景技术：

2.多翼离心风机因其流量系数高、压力系数大、尺寸小等优点而被广泛应用于抽油烟机、净化器等家用电器及各种通风换气装置中。近年来随着人们生活水平的提高，对居住品质和舒适性提出了更高的要求，便对多翼离心风机的气动性能与噪声提出了更加苛刻的要求。如何设计出噪声更低的多翼离心风机便成为了摆在行业从事者面前的一大难题。
3.多翼离心风机在运行过程中的噪声源包括气动噪声、机械噪声以及电磁噪声，而气动噪声要远大于其他噪声源。风机的气动噪声按照产生机理又可分为旋转噪声和涡流噪声。旋转噪声是由旋转的叶片周期性拍打空气产生的周期性的压力脉动和速度脉动所引起的；而涡流噪声是由湍流边界层及其脱流所引起的气流压力脉动造成的。
4.叶轮作为多翼离心风机的核心部件，对于风机的气动性能和噪声特性有着至关重要的影响。多翼叶轮的流道很短，叶片入流冲角较大，极易在叶道中靠近翼型前缘的吸力面上产生边界层分离并形成大尺度的漩涡，造成叶道堵塞，增大风机气动噪声，降低设备运行稳定性。因此，对风机叶片进行优化设计，可以显著降低风机噪声，优化风机性能。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种多翼离心风机用叶片，该叶片在运行时可进一步破环涡流，更有效地控制边界层分离现象，达到降低多翼离心风机气动噪声，提高运行稳定性的目的。
6.本实用新型所采用的技术方案是：
7.多翼离心风机用叶片，包括叶片顶部、叶片底部、叶片前缘和叶片尾缘，叶片前缘上设有前缘锯齿结构，叶片的吸力面与压力面上均设置有若干仿生凹槽。
8.本实用新型的特点还在于：
9.前缘锯齿结构从叶片的顶端沿叶片的高度方向延伸且前缘锯齿结构的长度为叶片高度的40％。
10.前缘锯齿结构包括多组锯齿降噪单元，锯齿降噪单元由三种大小不一的正弦曲线形状的波形齿依次排列构成。
11.锯齿降噪单元中的三种波形齿的尺寸分别为：第一种波形齿齿高s1为0.8～1.5mm，齿宽a1为2～2.6mm；第二种波形齿齿高s2为3.5～5mm，齿宽a2为4～6.5mm；第三种波形齿齿高s3为2～3mm，齿宽a3为3～4mm。
12.仿生凹槽在叶片表面规则排布，且相邻两行的仿生凹槽错位排布。
13.仿生凹槽的形状为由两个不同半径圆弧叠加所形成的月牙形，其中大圆弧的半径r为3.5～6mm，小圆弧的半径r为2.8～4.5mm，仿生凹槽的长度l为5～8mm，凹槽深度为2～
3mm，阵列排布的列间距c为5～7mm。
14.本实用新型的有益效果是：
15.本实用新型叶片上的前缘锯齿结构可将靠近前盘前缘处的较大涡流破碎成小涡流，减少后缘处涡流，缓解边界层分离现象；同时，由于本实用新型中叶片的前缘锯齿结构不规则，所产生的压力脉动相位角并不一致，所以产生了较强的展向干涉效应，减弱了噪声源的叠加效应，降低了叶片前缘和尾缘处的压力脉动幅值，从而降低了风机噪声。此外，叶片吸力面与压力面的仿生凹槽结构可以产生一定的延迟流动分离的效果，降低叶片所受的阻力，引起凹槽底层湍流猝发，影响涡流发展，减小了尾迹涡量，进一步降低了风机气动噪声。
附图说明
16.图1为应用本实用新型所设计叶片的多翼离心风机叶轮的结构示意图；
17.图2为本实用新型叶片的结构示意图；
18.图3为本实用新型叶片前缘锯齿结构的局部剖视图；
19.图4为本实用新型叶片仿生凹槽的局部排列方式示意图。
20.图中，1.叶片，2.叶片顶部，3.叶片底部，4.叶片前缘，5.叶片尾缘，6.前缘锯齿结构，7.仿生凹槽。
具体实施方式
21.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
22.图1为应用本实施例叶片装配成的多翼离心风机叶轮，叶片顶部2和叶片底部3均安装于叶轮上。
23.本实用新型的多翼离心风机用叶片，结构如图2所示，包括叶片顶部2、叶片底部3、叶片前缘4和叶片尾缘5。叶片前缘4上设有前缘锯齿结构6，前缘锯齿结构6从叶片1的顶端沿叶片1的高度方向延伸且前缘锯齿结构6的长度为叶片1高度的40％，叶片前缘4的其他部分仍为传统平直前缘。
24.如图3所示，前缘锯齿结构6包括多组锯齿降噪单元，锯齿降噪单元由三种大小不一的正弦曲线形状的波形齿依次排列构成。锯齿降噪单元中的三种波形齿的尺寸分别为：第一种波形齿齿高s1为0.8～1.5mm，齿宽a1为2～2.6mm；第二种波形齿齿高s2为3.5～5mm，齿宽a2为4～6.5mm；第三种波形齿齿高s3为2～3mm，齿宽a3为3～4mm。在本实施例中，选取第一种波形齿齿高s1为1.5mm，齿宽a1为2.2mm；第二种波形齿齿高s2为4mm，齿宽a2为5.5mm；第三种波形齿齿高s3为2mm，齿宽a3为3mm。
25.叶片1的吸力面与压力面上均设置有若干仿生凹槽7。仿生凹槽7在叶片1表面规则排布，且相邻两行的仿生凹槽7错位排布。如图4所示，本实施例中的仿生凹槽7呈阵列排布，仿生凹槽7的单个形状以及排布好后的整体形状类似信鸽翅膀表面的羽毛形状及整体羽毛的分布形状。因为该形状不规则，为方便生产，简化为由两个不同半径圆弧叠加所形成的月牙形，其中大圆弧的半径r为3.5～6mm，小圆弧的半径r为2.8～4.5mm，仿生凹槽7的长度l为5～8mm，凹槽深度为2～3mm，阵列排布的列间距c为5～7mm。本实施例中的具体数值为：大圆弧的半径r为5mm，小圆弧的半径r为4mm，仿生凹槽7的长度l为7mm，凹槽深度为2.5mm，阵列
排布的列间距c为7mm。
26.本实用新型的多翼离心风机用叶片，利用前缘锯齿结构6与叶片1吸力面和压力面上所布置的仿生凹槽7来降低风机运行过程中的气动噪声。在多翼离心风机运行过程中，气流从进气口沿轴向进入后转变为径向流动，而由于多翼离心风机叶片轴向宽度较大而径向流道一般较短，因此，叶道中的流动分离现象便非常明显，并伴有二次分离现象，此严重流动分离区约占叶轮轴向宽度的三分之一，导致风机噪声增大，运行效率降低。本实用新型根据气流在叶轮中的实际流动情况，在叶片前缘4上从叶片顶端到距叶顶40％叶高处布置了前缘锯齿结构6，在起到降噪作用的同时不会过多影响风机的气动性能。前缘锯齿结构6将风机运行过程中靠近前盘前缘处所产生的较大涡流破碎成小涡流，可以有效减少叶片尾缘5处的涡流，缓解边界层分离现象，降低风机的高频气动噪声；同时，前缘锯齿结构6是由三种正弦波形齿依次排列而成的锯齿降噪单元所阵列而成的，形状并不规则，所产生的压力脉动相位角并不一致，因此产生了较强的展向干涉效应，减弱了噪声源的叠加效应，降低了叶片前缘和尾缘处的压力脉动幅值，从而进一步降低了风机噪声。前缘锯齿结构6及仿生凹槽7客观上减小了叶轮的重量，可以减小装置能耗。此外，叶片1吸力面与压力面的仿生凹槽7可以产生一定的延迟流动分离的效果，降低叶片所受的阻力；凹槽底层湍流优先于叶片1表面猝发，影响叶道中的涡流发展，减小了尾迹涡量，进一步降低了风机气动噪声。