一种风机降噪叶片及包括该叶片的叶轮的制作方法

1.本实用新型涉及风机领域，具体涉及一种风机降噪叶片及包括该叶片的叶轮。


背景技术：

2.风轮是风机的主要工作部分，由叶片和轮毂组成，叶轮设计的好坏，将直接影响到风机的性能。从风机产生噪声的根源来说，主要是由于叶片上的涡流以及涡流脱离。因此，为了降低一台风机的噪声，就要消除叶片上的涡流以及涡流脱离。即使在最佳工况下，叶轮内的涡流以及叶片尾缘的涡流脱离都是不可避免的。但是，只要叶片设计合理，叶型参数选择恰当，就可使涡流以及涡流脱离减至最少，从而降低噪声。
3.现有技术中，降低风机噪音一般是在叶轮叶片的后缘处设置锯齿状的结构或者在叶片的吸力面上设置波纹降噪结构。但是在风机转动过程中，由于只在后缘处设置锯齿状的结构，叶轮叶片吸力面上的其他区域产生的气流附面层不能得到汇集，还会产生大量的气流涡，使降噪效果不明显；而在叶片的吸力面上设置波纹降噪结构，比较有局限性，不能同时解决叶片前缘和后缘的气流涡的问题。
4.公开号为cn201241864y的专利“用于风机的风叶轮”包括有叶片和与电机的输出轴相联动的轮毂，且在位于外弦位置的叶片上设置有流线型的襟翼，所述襟翼从叶尖延伸入外弦长度的5一10％的位置开始延伸至外弦的后端，且每片叶片的后缘采用能降低旋转噪音的锯齿形。在叶片后缘上设置的锯齿结构，能有效地降低叶片出口处的旋涡流损失，使运行时能合理地避开喘振区，提高叶片的空气动力性能，使叶轮在转动时噪声更低。但是上述专利不能解决风量过大时叶片后缘处产生大量气流涡的问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种风机降噪叶片，并在叶片的前缘和后缘上均设置有从叶根至叶顶方向分布的波纹状降噪结构，以使气流经过叶片前缘和后缘产生的噪声降低，同时在叶片的吸力面上设置叶面波纹结构，可减少叶片吸力面上的涡流分离，降低叶轮的宽频涡流噪声，叶面波纹结构延伸至前缘和后缘处，以使气流流经叶片吸力面时，叶面波纹结构中的波谷可以对气流起到导流的作用，同时使气流能够在前缘处开始对气流进行引流，并从后缘处流出，从而增加整个叶片的叶片导流效果，进而降低叶轮旋转时候的气动噪声。
6.为实现上述实用新型目的，本实用新型采取的技术方案如下：
7.一种风机降噪叶片，所述叶片具有前缘、后缘、叶顶和叶根，所述叶片安装在叶轮的轮毂上，所述前缘和后缘处分别设置有从叶根至叶顶方向分布的前缘波纹结构和后缘波纹结构，所述前缘波纹结构和后缘波纹结构中的每个波峰和波谷均沿所述叶片的弦向方向延伸，叶片的弦向为叶片的宽度方向，叶片的弦向与叶片的轴向互相垂直，所述叶片的轴向为叶片的长度方向，所述叶片还具有厚度方向，即垂直与叶片吸力面和压力面的方向；叶片前缘的前缘波纹结构可以使得风机整个工作范围内气动效率均有所提高，同时可以有效降
低500hz～2000hz宽频噪声；叶片后缘的后缘波纹结构可以有效降低气流尾缘涡流强度，将大涡打散为小涡，从而降低气流在尾缘形成的涡流脱落噪声。
8.所述叶片的吸力面上设置有自所述叶根延伸至叶顶的叶面波纹结构，所述叶面波纹结构包括至少一组波峰和波谷，所述叶面波纹结构的波谷形成自所述前缘延伸至后缘的导流区，每组所述波峰和所述波谷均沿着所述后缘至所述前缘的方向延伸设置，沿所述叶顶至叶根方向所述叶片的型线为正弦或余弦曲线。叶面波纹结构采用正弦或余弦曲线构造方式可以使得整个叶片从叶根至叶顶呈正弦或余弦波纹构造方式，叶片的这种构造方式可以对气流起到导流的作用，从而可以降低叶轮旋转时候的气动噪声。
9.优选的，所述前缘波纹结构中相邻波峰和波谷之间的振幅λ1大于所述后缘波纹结构中相邻波峰和波谷之间的振幅λ2。振幅为相邻波峰和波谷之间的高度差值。
10.优选的，所述前缘波纹结构中相邻两个波峰或相邻两个波谷之间的波长a1小于所述后缘波纹结构中相邻两个波峰或相邻两个波谷之间的波长a2。
11.优选的，所述前缘波纹结构中相邻波峰和波谷之间的振幅λ1与所述前缘波纹结构中相邻两个波峰或相邻两个波谷之间的波长a1之间的比值为幅波比ε1，ε1＝λ1/a1，其中a1的取值范围为0.01r≤a1≤0.1r，ε1的范围为0.3≤ε1≤5，r为叶轮的直径。
12.优选的，所述后缘波纹结构中相邻波峰和波谷之间的振幅λ2与所述前缘波纹结构中相邻两个波峰或相邻两个波谷之间的波长a2之间的比值为幅波比ε2，ε2＝λ2/a2，其中a1的取值范围为0.01r≤a2≤0.1r，ε1的范围为0.3≤ε2≤5，r为叶轮的直径。
13.优选的，沿所述叶顶至叶根方向，所述叶面波纹结构在所述前缘处的前缘线和在所述后缘处的后缘线均呈沿所述叶片的厚度方向上下起伏的波纹状曲线设置。
14.优选的，沿所述叶顶至叶根方向，所述叶面波纹结构在所述前缘处的前缘线呈沿所述叶片的厚度方向起伏的正弦或余弦曲线，所述前缘线在叶片厚度方向上的相邻波峰和波谷之间的振幅λ3与所述前缘线在叶顶至叶根方向的相邻两个波峰或相邻两个波谷之间的波长a3之间的比值为幅波比ε3，ε3＝λ3/a3，其中a3的取值范围为0.01r≤a3≤0.1r，ε3的范围为0＜ε3≤1，r为叶轮的直径。
15.优选的，沿所述叶顶至叶根方向，所述叶面波纹结构在所述后缘处的后缘线呈沿所述叶片的厚度方向起伏的正弦或余弦曲线，所述后缘线在叶片厚度方向上的相邻波峰和波谷之间的振幅λ4与所述后缘线在叶顶至叶根方向的相邻两个波峰或相邻两个波谷之间的波长a4之间的比值为幅波比ε4，ε4＝λ4/a4，其中a4的取值范围为0.01r≤a4≤0.1r，ε4的范围为0＜ε4≤1，r为叶轮的直径。
16.优选的，所述叶面波纹结构在前缘处的波峰和波谷的数量大于所述叶面波纹结构在后缘处的波峰和波谷的数量。
17.本实用新型的另一目的是提供一种风机降噪叶轮，包括轮毂和叶片，所述叶片安装在所述轮毂上，所述叶片为上述任一项所述的叶片。
18.相对于现有技术，本实用新型取得了有益的技术效果：
19.本实用新型的叶片通过在叶片的前缘和后缘上均设置有从叶根至叶顶方向分布的波纹状降噪结构，以使气流经过叶片前缘和后缘产生的噪声降低，其中，叶片前缘的前缘波纹结构可以使得风机整个工作范围内气动效率均有所提高，同时可以有效降低500hz～2000hz宽频噪声；叶片后缘的后缘波纹结构可以有效降低气流尾缘涡流强度，将大涡打散
为小涡，从而降低气流在尾缘形成的涡流脱落噪声。同时在叶片的吸力面上设置叶面波纹结构，可减少叶片吸力面上的涡流分离，降低叶轮的宽频涡流噪声，叶面波纹结构延伸至前缘和后缘处，以使气流流经叶片吸力面时，叶面波纹结构中的波谷可以对气流起到导流的作用，同时使气流能够在前缘处开始对气流进行引流，并从后缘处流出，从而增加整个叶片的叶片导流效果，进而降低叶轮旋转时候的气动噪声。
附图说明
20.图1是第一实施例中一种风机降噪叶片的结构示意图；
21.图2是图1中风机降噪叶片沿叶片厚度方向的局部结构示意图；
22.图3是图1中a处的叶片的前缘波纹结构沿弦向方向起伏的波纹结构图；
23.图4是图1中b处的叶片的后缘波纹结构沿弦向方向起伏的波纹结构图；
24.图5是图1中a处叶面波纹结构在叶片前缘处沿叶片厚度方向起伏的波纹结构图；
25.图6是图1中b处叶面波纹结构在叶片后缘处沿叶片厚度方向起伏的波纹结构图；
26.图7是实施例二中一种风机降噪叶轮的结构示意图；
27.附图标记：
28.1、叶片；11、叶顶；12、叶根；13、前缘；131、前缘波纹结构；141、后缘波纹结构；14、后缘；15、吸力面；16、叶面波纹结构；17、压力面；2、轮毂；
具体实施方式
29.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行进一步详细说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。
30.本实用新型的第一实施例中，如图1所示，一种风机降噪叶片1，所述叶片1具有前缘13、后缘14、叶顶11和叶根12，所述叶片1安装在叶轮的轮毂2上，叶片1包括吸力面15和压力面17，在风轮转动的过程中，气流会顺着叶片1的吸力面15和压力面17流动，在叶片1的后缘14出风，产生气流分离，气流沿叶片1的吸力面15流动速率高于在压力面17上的速率，因此当气流流过叶片1的吸力面15时，在叶片1的吸力面15上产生气流附面层，并且随着风轮旋转气流附面层不断地从叶片1后缘14脱落，产生大量的气流涡。本实用新型的叶片1的吸力面15为叶片1的正面，叶片1的压力面17为叶片1的背面。
31.本实施例的叶片1的前缘13和后缘14处分别设置有从叶根12至叶顶11方向分布的前缘波纹结构131和后缘波纹结构141，所述前缘波纹结构131和后缘波纹结构141中的每个波峰和波谷均沿所述叶片1的弦向方向延伸，叶片1的弦向为叶片1的宽度方向，叶片1的弦向与叶片1的轴向互相垂直，所述叶片1的轴向为叶片1的长度方向，所述叶片1还具有厚度方向，即垂直与叶片1吸力面15和压力面17的方向；叶片1前缘13的前缘波纹结构131可以使得风机整个工作范围内气动效率均有所提高，同时可以有效降低500hz～2000hz宽频噪声；叶片1后缘14的后缘波纹结构141可以有效降低气流尾缘涡流强度，将大涡打散为小涡，从而降低气流在尾缘形成的涡流脱落噪声。
32.如图2所示，所述叶片1的吸力面15上设置有自所述叶根12延伸至叶顶11的叶面波纹结构16，所述叶面波纹结构16包括至少一组波峰和波谷，所述叶面波纹结构16的波谷形
成自所述前缘13延伸至后缘14的导流区，每组所述波峰和所述波谷均沿着所述后缘14至所述前缘13的方向延伸设置，沿所述叶顶11至叶根12方向所述叶片1的型线为正弦或余弦曲线。叶面波纹结构16采用正弦或余弦曲线构造方式可以使得整个叶片1从叶根12至叶顶11呈正弦或余弦波纹构造方式，叶片1的这种构造方式可以对气流起到导流的作用，从而可以降低叶轮旋转时候的气动噪声。
33.如图3所示，所述前缘波纹结构131中相邻波峰和波谷之间的振幅λ1大于所述后缘波纹结构141中相邻波峰和波谷之间的振幅λ2。振幅为相邻波峰和波谷之间的高度差值。所述前缘波纹结构131中相邻两个波峰或相邻两个波谷之间的波长a1小于所述后缘波纹结构141中相邻两个波峰或相邻两个波谷之间的波长a2。
34.所述前缘波纹结构131中相邻波峰和波谷之间的振幅λ1与所述前缘波纹结构131中相邻两个波峰或相邻两个波谷之间的波长a1之间的比值为幅波比ε1，ε1＝λ1/a1，其中a1的取值范围为0.01r≤a1≤0.1r，ε1的范围为0.3≤ε1≤5，r为叶轮的直径。
35.如图4所示，所述后缘波纹结构141中相邻波峰和波谷之间的振幅λ2与所述前缘波纹结构131中相邻两个波峰或相邻两个波谷之间的波长a2之间的比值为幅波比ε2，ε2＝λ2/a2，其中a1的取值范围为0.01r≤a2≤0.1r，ε1的范围为0.3≤ε2≤5，r为叶轮的直径。
36.这样设置可以使得叶片1前缘波纹结构131形成类似鲨鱼鳍的仿生构造，前缘13增加这样的仿生仿生构造可以使得安装该叶片1的风轮的整个工作范围内气动效率均有所提高，同时可以有效降低500hz～2000hz宽频噪声；同时叶片1的后缘波纹结构141采用正弦或余弦曲线结构从而形成类似于猫头鹰尾翼锯齿状结构，其作用可以有效降低气流尾缘涡流强度，将大涡打散为小涡，从而降低气流在尾缘形成的涡流脱落噪声。
37.所述叶面波纹结构16在前缘13处的波峰和波谷的数量大于所述叶面波纹结构16在后缘14处的波峰和波谷的数量。这样可以使得在保证气动效率的同时还能保证良好的降噪效果。
38.沿所述叶顶11至叶根12方向，所述叶面波纹结构16在所述前缘13处的前缘线和在所述后缘14处的后缘线均呈沿所述叶片1的厚度方向上下起伏的波纹状曲线设置。
39.进一步优选的，如图5和6所示，沿所述叶顶11至叶根12方向，所述叶面波纹结构16在所述前缘13处的前缘线呈沿所述叶片1的厚度方向起伏的正弦或余弦曲线，所述前缘线在叶片1厚度方向上的相邻波峰和波谷之间的振幅λ3与所述前缘线在叶顶11至叶根12方向的相邻两个波峰或相邻两个波谷之间的波长a3之间的比值为幅波比ε3，ε3＝λ3/a3，其中a3的取值范围为0.01r≤a3≤0.1r，ε3的范围为0＜ε3≤1，r为叶轮的直径。沿所述叶顶11至叶根12方向，所述叶面波纹结构16在所述后缘14处的后缘线呈沿所述叶片1的厚度方向起伏的正弦或余弦曲线，所述后缘线在叶片1厚度方向上的相邻波峰和波谷之间的振幅λ4与所述后缘线在叶顶11至叶根12方向的相邻两个波峰或相邻两个波谷之间的波长a4之间的比值为幅波比ε4，ε4＝λ4/a4，其中a4的取值范围为0.01r≤a4≤0.1r，ε4的范围为0＜ε4≤1，r为叶轮的直径。这样设置可减少叶片1吸力面15上的涡流分离，降低叶轮的宽频涡流噪声，叶面波纹结构16延伸至前缘13和后缘14处，以使气流流经叶片1吸力面15时，叶面波纹结构16中的波谷可以对气流起到导流的作用，同时使气流能够在前缘13处开始对气流进行引流，并从后缘14处流出，从而增加整个叶片1的叶片1导流效果，进而降低叶轮旋转时候的气动噪声。
40.本实用新型的第二实施例中，如图7所示，一种风机降噪叶轮，包括轮毂2和叶片1，所述叶片1安装在所述轮毂2上，所述叶片1为上述实施例所述的叶片1。
41.本实用新型的第三实施例中，一种轴流风机，所述轴流风机包括所述的叶轮。
42.本实用新型的第三实施例中，一种轴流风机，所述轴流风机包括实施例二中的叶轮。
43.根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对实用新型构成任何限制。