具有吹气槽的可逆轴流通风机叶片的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于流体机械技术领域，涉及一种具有吹气槽的可逆轴流通风机叶片。
【背景技术】
[0002] 可逆轴流通风机是指：安装有对称或反对称翼型的叶轮结构的通风机，在设计转 速下，无论正向旋转或反向旋转通风机具有相同的空气动力学特性，即具有相同的压力、流 量、功率、效率等气动参数。可逆通风机的这种特殊特性使得与同等机号的轴流通风机相 比，可逆风机的全压、流量和全压效率都非常低，功率消耗很大。为了提高可逆通风机的气 动性能，目前广泛使用的可逆轴流通风机绝大部分叶片顶部两侧都设置有防喘振环装置。
[0003] 根据轴流通风机的设计理论，可逆通风机所采用的对称翼型或反对称翼型不具有 做功能力，即采用这种叶片形式的叶轮旋转时轴面流动不具有产生压力和流量的能力。实 际可逆轴流通风机叶轮之所以能够做功，就是在叶片通道中的叶顶部进口侧吸力面的相对 流动中，气流存在有一个很大的旋涡结构。这个旋涡结构的存在使得进入叶轮的气流从半 径小的径向位置进入叶轮，从半径大的径向位置离开叶轮，从而获得流道通流断面增加和 静压力的提升，同时离心力惯性力也参与做功进一步使气体静压升高。这种旋涡结构的存 在使得对称或反对称轴流叶型通风机形成了流动的子午面加速效果从而具有了做功能力。 为了维持这种稳定的旋涡结构，通常可逆轴流通风机在叶片顶部两侧的机匣位置设置有防 喘振环。防喘振环的存在提高了可逆通风机的做功能力，但却随之产生了附加的能量损失 和制造成本的大幅度增加。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决上述现有技术中的问题，提供一种具有吹气槽的可逆轴流 通风机叶片，本发明取消了叶片顶部两侧的双向防喘振环装置，简化通风机的结构，除了大 幅度降低制造成本外还可以进一步降低由于防喘振环装置产生的附加能量损失。
[0005] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0006] 具有吹气槽的可逆轴流通风机叶片，包括由叶柄和叶身组成的叶片；叶身的顶部 沿圆周方向开设至少两个吹气槽，吹气槽均布在叶顶表面，将叶片顶部翼型压力面与吸力 面联通。
[0007] 所述吹气槽为若干对称结构的沟槽。
[0008] 所述吹气槽沿径向的深度小于等于叶片顶部吸力面上旋涡尺度的半径。
[0009] 所述吹气槽的宽度为2. 5?10mm，深度为10?50mm。
[0010] 所述吹气槽宽度方向的中心线与风机旋转的圆周方向同向，且各吹气槽宽度方向 的中心线之间的间距为5?30mm。
[0011] 所述叶身的顶部开设有2?10个吹气槽。
[0012] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0013] 本发明在叶片的叶身的顶部沿圆周方向开设若干吹气槽，这种对称结构的沟槽利 用压力面、吸力面较高的压力差在沟槽内形成从压力面到吸力面的气流，将吸力面的的涡 流沿流动方向吹除。本发明在叶身顶部开设的沟槽能够维持叶片顶部吸力面的旋涡结构但 减小进口环流和叶顶吸力面轴向旋涡的流动强度从而达到减小涡流损失和摩擦损失提高 通风机的全压效率，达到节能降耗的目的。本发明取消了叶片顶部两侧的双向防喘振环装 置，简化通风机的结构，除了大幅度降低制造成本外还可以进一步降低由于防喘振环装置 产生的附加能量损失。计算机数值模拟表明：可逆轴流通风机全压效率可以提高3?5%， 制造成本降低10 %左右。
【附图说明】
[0014] 图1本发明实施例1具有3叶顶吹气槽的可逆轴流通风机反对称叶片三视图，其 中图I (a)为主视图，图I (b)为侧视图，图I (c)为俯视图；
[0015] 图2本发明叶片的轴测图；
[0016] 图3无叶顶吹气槽的叶片表面和进气侧机匣附近速度矢量图；
[0017] 图4是无叶顶吹气槽的叶片表面和进气侧机匣附近局部速度矢量图；
[0018] 图5是开叶顶吹气槽的叶片表面和进气侧机匣附近速度矢量图；
[0019] 图6是开叶顶吹气槽的叶片表面和进气侧机匣附近局部速度矢量图；
[0020]图7为本发明实施例2具有4叶顶吹气槽的可逆轴流通风机反对称叶片三视图， 其中图7(a)为主视图，图7(b)为侧视图，图7(c)为俯视图；
[0021] 图8为本发明实施例3具有10叶顶吹气槽的可逆轴流通风机反对称叶片三视图， 其中图8(a)为主视图，图8(b)为侧视图，图8(c)为俯视图。
[0022] 其中：1为叶柄；2为叶身；3为吹气槽；4为叶顶吸力面轴向旋涡；5为进口环流。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图对本发明做进一步详细的说明：
[0024] 参见图1和图2,本发明包括由叶柄1和叶身2组成的叶片，叶身2的顶部沿圆周 方向开设2?10个吹气槽3,吹气槽3均布在叶顶表面，将叶片顶部翼型压力面与吸力面联 通。吹气槽3为若干对称结构的沟槽。吹气槽3沿径向的深度小于等于力面上旋涡尺度的 半径。吹气槽3的宽度为2. 5?10_，深度为10?50_。吹气槽3宽度方向的中心线与 风机旋转的圆周方向同向。
[0025] 本发明的原理：
[0026] 由于圆柱形机匣筒壁的约束，叶片顶部进口侧的环形区域内的部分叶片不具有子 午断面加速能力，也就是不具有做功和获得静压升能力。因此，气流也就无法从叶片顶部 的这部分区域进入叶片通道，从而在气流进入叶轮的顶部前的进口侧诱导产生了和叶轮旋 转方向相同的进口环流和叶顶吸力面轴向旋涡流动结构。这个环形区域的径向尺度据可逆 通风机设计全压的不同而不同。进口环流的存在是可逆轴流通风机叶顶无进气条件所必 须的，无进气条件还导致了叶顶吸力面轴向旋涡的存在并伴随非常大的能量损失和气动噪 声。
[0027] 如图1所示，为了既保持叶顶吸力面轴向旋涡结构的存在又削弱叶顶吸力面轴向 旋涡的强度，以达到减少涡流损失和壁面摩擦损失提高可逆轴流通风机全压效率、降低涡 流产生的气动噪声。本发明采取叶片顶部沿圆周方向开取叶顶吹气槽方法将叶顶翼型压力 面与吸力面联通。这种对称结构的沟槽利用压力面、吸力面较高的压力差在沟槽内形成从 压力面到吸力面的气流，将吸力面的的涡流沿流动方向吹除。为了保证提高风机气动性能 又不影响叶片刚度，一般开槽沿径向的深度为小于等于力面上旋涡尺度的半径值。开槽的 数量视叶片顶部弦长而定