风机叶轮及其叶片骨线拟合方法、风机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风机叶轮技术领域，更具体地说，涉及一种风机叶轮及其叶片骨线拟合方法、风机。
【背景技术】
[0002]目前，风机叶轮主要采用直叶片和圆弧翼型叶片，以便于开模加工。但是，采用上述叶片的风机，气流较易在叶片出口段形成脱落涡导致局部速度增加，产生低压区，使得叶片出口处较易产生较大的压力梯度，导致出口气流分离的可能性较大，对风机的气动性能与噪声水平有较大的影响。
[0003]综上所述，如何抑制叶片出口处气流分离，以降低对风机的气动性能与噪声水平的影响，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种风机叶轮，抑制叶片出口处气流分离，以降低对风机的气动性能与噪声水平的影响。本发明的另一目的是提供一种具有上述风机叶轮的风机，以及一种风机叶轮的叶片骨线拟合方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0006]一种风机叶轮，包括:
[0007]后盘，设置于所述后盘上的叶片；
[0008]其中，所述叶片包括相连的叶片入口段和叶片出口段，所述叶片入口段和所述叶片出口段沿所述叶片的长度方向依次分布，所述叶片入口段靠近所述后盘的中心轴线，且所述叶片入口段为翼型结构，所述叶片出口段为等环量流型结构。
[0009]优选地，r>50% R1，其中，r为所述叶片出口段与所述叶片入口段相连的一端距所述后盘的中心轴线的距离，R1为所述叶片出口段远离所述叶片入口段的一端距所述后盘的中心轴线的距离。
[0010]优选地，所述叶片为等厚度叶片。
[0011]优选地，所述风机叶轮的子午面投影图中，所述叶片投影的高度随着a的减小而增大；其中，a为所述叶片距所述后盘的中心轴线的距离。
[0012]优选地，所述风机叶轮的子午面投影图中，所述叶片的顶面投影为第一直线段。
[0013]优选地，3°〈0^16°，Q1为所述风机叶轮的子午面投影图中所述第一直线段与所述后盘的投影的夹角。
[0014]优选地，所述风机叶轮的子午面投影图中，所述叶片的顶面投影为曲线段，且所述曲线段凹向所述后盘的投影。
[0015]优选地，所述风机叶轮的叶间流道面积沿所述叶片的长度方向为定值。
[0016]优选地，所述风机叶轮的子午面投影图中，所述叶片入口段远离所述叶片出口段的端面投影为第二直线段，所述第二直线段自其远离所述后盘投影的一端到其靠近所述后盘投影的一端向所述后盘的中心轴线倾斜。
[0017]优选地，15° <θ2〈35°，其中，θ2为所述第二直线段与所述后盘的中心轴线的夹角。
[0018]优选地，所述叶片入口段为NACA翼型结构、单圆弧翼型结构、双圆弧翼型结构或者贝塞尔曲线翼型结构。
[0019]优选地，上述风机叶轮还包括前盘，所述风机叶轮的子午面投影中，所述前盘的投影中型线与所述叶片的顶面投影为等距线。
[0020]优选地，所述前盘与所述叶片为一体式结构。
[0021]优选地，所述前盘固定于所述风机叶轮的蜗壳，且所述前盘与所述叶片之间具有间隙。
[0022]优选地，所述前盘与所述叶片之间的间隙为1.5_6mm。
[0023]本发明提供的风机叶轮，将叶片出口段设计为等环量流型结构，则保证了叶片出口处动量矩沿风机叶轮的子午面保持恒定，从而有效减小了气流在叶片出口段的压力梯度，抑制了叶片出口处气流分离，降低了对风机的气动性能与噪声水平的影响。
[0024]同时，本发明提供的风机叶轮，将叶片的叶片入口段设计为翼型结构，将叶片的叶片出口段设计为等环量流型，则该叶片兼备了翼型结构和等环量流型结构的特点，使得该风机叶轮在抑制叶片出口处气流分离的前提下，提高了风机的做功效率。
[0025]基于上述提供的风机叶轮，本发明还提供了一种风机叶轮的叶片骨线拟合方法，该风机叶轮的叶片骨线拟合方法，包括步骤:
[0026]设定所述风机叶轮的圆心O，设定所述叶片远离所述后盘的中心轴线的一端距所述后盘的中心轴线的距离R1以及所述叶片靠近所述后盘的中心轴线的一端距所述后盘的中心轴线的距离R2;
[0027]以圆心O为圆心，以R1为半径画圆，形成圆O1,以圆心O为圆心，以R2为半径画圆，形成圆O2;
[0028]设定点A，以及点A和圆心O的距离r ；
[0029]由点A开始画翼型骨线，所述翼型骨线与所述圆O2交于点C，翼型骨线AC即为所述叶片入口段的骨线；
[0030]确定所述叶片出口段的骨线的圆心B，以圆心B为圆心，以点A到点B的距离AB为半径，由点A开始画弧，所述弧与圆O1交于点D，弧线AD为所述叶片出口段的骨线，即完成拟合。
[0031]优选地，确定圆心B的具体步骤为:做出所述叶片入口段的骨线在点A的切线L1,在点A做出切线L1的垂线L2，在点O做出线段AO的垂线L3，所述垂线L2与所述垂线L 3的交点为所述圆心B。
[0032]优选地，确定所述圆心B的具体步骤为:
[0033]做出所述叶片入口段的骨线在点A的切线L1,
[0034]以圆心O为圆心，以r为半径画圆，做出圆03，
[0035]做出圆O3在点A的切线L4，所述切线L1和所述切线L4之间的夹角为β，根据r、Z OAB = β、Z AOB = 90。确定所述圆心B。
[0036]优选地，050%?。
[0037]基于上述提供的风机叶轮，本发明还提供了一种风机，该风机包括:叶轮，其中，所述叶轮为上述任意一项所述的风机叶轮。
【附图说明】
[0038]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0039]图1为本发明实施例提供的风机叶轮的结构示意图；
[0040]图2为图1的A-A向剖视图；
[0041]图3为本发明实施例提供的一种风机叶轮的子午面投影图；
[0042]图4为图3中风机叶轮的不同截面流速分布图；
[0043]图5为本发明实施例提供的另一种风机叶轮的子午面投影图；
[0044]图6为本发明实施例提供的另一种风机叶轮的子午面投影图；
[0045]图7为本发明实施例提供的风机叶轮的叶片骨线拟合示意图。
[0046]上图1-7 中:
[0047]I为叶片、11为叶片入口段、12为叶片出口段、2为后盘、3为前盘。
【具体实施方式】
[0048]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0049]请参考附图1-6，本发明实施例提供的风机叶轮，包括:后盘2，设置于后盘2上的叶片I。其中，叶片I包括相连的叶片入口段11和叶片出口段12，叶片入口段11和叶片出口段12沿叶片I的长度方向依次分布，叶片入口段11靠近后盘2的中心轴线，且叶片入口段11为翼型结构，叶片出口段12为等环量流型结构。
[0050]需要说明的是，翼型结构和等环量流型结构均为本领域技术人员所熟知的结构，本文对翼型结构和等环量流型结构不做说明。
[0051]本发明实施例提供的风机叶轮，将叶片出口段12设计为等环量流型结构，则保证了叶片I的出口处动量矩沿风机叶轮的子午面保持恒定，从而有效减小了气流在叶片出口段12的压力梯度，抑制了叶片I出口处气流分离，降低了对风机的气动性能与噪声水平的影响。
[0052]同时，本发明实施例提供的风机叶轮，将叶片I的叶片入口段11设计为翼型结构，将叶片I的叶片出口段12设计为等环量流型，则该叶片I兼备了翼型结构和等环量流型结构的特点，使得该风机叶轮在抑制叶片I的出口处气流分离的前提下，提高了风机的做功效率。
[0053]可以理解的是，上述风机叶轮中，叶片出口段12与叶片入口段11为一体式结构。
[0054]上述风机叶轮中，叶片出口段12与叶片入口段11相连的一端距后盘2的中心轴线的距离为r，叶片出口段12远离叶片入口段11的一端距后盘2的中心轴线的距离为札。为了便于风机叶轮的叶片I骨线的拟合，优先选择r>50%札。
[0055]为了保证叶片I的吸力面与压力面两侧均能抑制出口分离流，优先选择叶片I为等厚度叶片。可以理解的是，等厚度叶片的任意两个位置的厚度相等。
[0056]可以理解的是，上述风机叶轮中叶片I呈狭长形状。上述风机叶轮，其子午面投影中，叶片I投影的高度可为定值，也可随叶片I距后盘2的中心轴线的距离发生变化。优选地，风机叶轮的子午面投影图中，叶片I投影的高度随着a的减小而增大；其中，a为叶片I距后盘2的中心轴线的距离。这样，有效增大了风机叶轮的入口，从而增大了风机的流量。可以理解的是，a为一个变化的值，是指叶片I的任意位置距后盘2的中心轴线的距离。
[0057]满足上述要求，风机叶轮的子午面投影图中，叶片I的顶面投影可直线，也可为曲线。
[0058]优选地，风机叶轮的子午面投影图中，叶片I的顶面投影为第一直线段。可以理解的是，该第一直线段为斜直线段。为了最大限度的增大风机叶轮的入口，优先选择3°〈0,16°，其中，Q1为风机叶轮的子午面投影图中第一直线段与后盘2的投影的夹角，如图3和图4所示。
[0059]优选地，风机叶轮的子午面投影图中，叶片I的顶面投影为曲线段，且该曲线段凹向后盘2的投影，如图4所示。具体的，该曲线段可为双曲线、弧线或者其他形式的曲线。
[0060]进一步地，风机叶轮的叶间流道面积沿叶片I的长度方向为定值。这样，有效提高了风机的出流均匀性，进一步提高了风机性能。需要说明的是，实现叶间流道面积沿叶片I的长度方向为定值，是本领域技术人员所熟知的技术，具体的，可通过调整叶片I的角度以实现叶间流道面积沿叶片I的长度方向保持恒定。
[0061]为了减小叶片I入口处沿叶片I高度方向各点间速度梯度，优先选择风机叶轮的子午面投影图中，叶片入口段11远离叶片出口段12的端面投影为第二直线段，第二直线段自其远离后盘2投影的一端到其靠近后盘2投影的一端向后盘2的中心轴线倾斜，如图3-6所示。进一步的，θ2〈85°，其中，θ2为第二直线段与后盘2的中心轴线的夹角。在实际应用过程中，可根据需要设定θ2的具体值。优选的，15° <θ 2〈35°。