[发明专利]一种轴流叶片及轴流风机

说明书

本发明属于轴流风机领域，公开了一种轴流叶片，其型线由叶片前缘线(1)、叶片压力面型线(2)、叶片吸力面型线(3)和叶片尾缘线(4)构成，其中叶片压力面型线(2)和叶片吸力面型线(3)是以中弧线圆弧(5)为基准按预先设定的翼型厚度规律积叠成型；并且，中弧线圆弧(5)是按特定弯扭规则沿风机径向位置由叶片根部至叶片顶端变化；其中，叶片截面上中弧线圆弧的叶片安放角随叶片截面相对叶高的变化曲线，叶片弯曲角随叶片截面相对叶高的变化曲线，均为二次B样条(B‑spline)曲线构建。本发明通过特定参数控制的二次B‑Spline曲线控制叶片安放角及叶片弯曲角沿叶片径向分布，旨在有效提高风机效率。

技术领域

本发明属于轴流风机领域，更具体地，涉及一种轴流叶片及轴流风机，该轴流叶片是基于新型弯扭规律，是一种新型扭曲轴流风叶。

背景技术

新型扭曲轴流风叶作为一种通用叶轮机械，广泛应用于各种通风换气和气动散热场合，其工作特性包括：气流流入叶轮流道，叶轮使气流获得能量，轴流风机动叶顶部与机匣间存在叶顶间隙，从而避免动静部件之间的摩擦碰撞。在叶片顶部吸力面和压力面压差作用下，一部分流体越过叶顶间隙形成叶顶间隙流，在主流速度的合成作用下，这种泄露流通常以泄露涡的形式出现在叶顶区域。其引起的性能恶化是叶轮机械气动问题的主要部分。叶顶泄漏流与主流相互掺混后,会造成流动损失,导致压气机效率降低。同时泄漏流还会造成压气机内部气流堵塞,导致压比降低,甚至引发旋转失速,发生喘振。在端壁附近扭曲来流及叶栅内横向二次流的影响下导致流动分离、失速是影响风机稳定运行，降低风机工作效率的主要因素之一。

对于传统轴流风机叶片，叶片设计通常遵循等环量扭曲规律或等反力度扭曲规律，采用等环量扭曲规律设计的叶轮，通常具有较高的效率，同时理论压力和效率与实际值吻合较好，通常叶片反动度较大，特别是叶根易产生负反动度，且叶片扭曲严重。采用等反动度扭曲规律设计的叶轮，则反动度较低，叶片扭曲不大，但一般效率较低，且设计性能参数与实际性能参数相差较多。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种轴流叶片及轴流风机，基于特定的弯扭规律，通过特定参数控制的二次B-Spline曲线(即，二次B样条曲线)控制叶片安放角及叶片弯曲角沿叶片径向分布，从而影响轴流风机沿叶片径向的载荷，改善叶顶泄露流造成的吸力面附近叶顶泄露涡，从而降低减少叶栅内横向二次流范围，叶轮端区流动分离损失，提高风机效率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种轴流叶片，其特征在于，其型线由叶片前缘线(1)、叶片压力面型线(2)、叶片吸力面型线(3)和叶片尾缘线(4)构成，其中，所述叶片前缘线(1)和所述叶片尾缘线(4)均为圆弧形，用于光滑连接所述叶片压力面型线(2)与所述叶片吸力面型线(3)；

记所述中弧线圆弧(5)的前缘点P1与尾缘点P2的连线为叶片弦线，沿风机径向、自叶片根部至叶片顶端，风机不同径向位置的中弧线圆弧(5)所对应的叶片弦线的长度均为同一预先设定的固定值；所述叶片压力面型线(2)和所述叶片吸力面型线(3)是以对应的中弧线圆弧(5)为基准，按照预先设定的翼型厚度规律积叠得到；

并且，风机不同径向位置的中弧线圆弧(5)是按特定弯扭规则沿风机径向、由叶片根部至叶片顶端变化的，相应的叶片压力面型线(2)和叶片吸力面型线(3)沿风机径向积叠即可得到叶片压力面和叶片吸力面，具体的：