[发明专利]一种适用于电机架前置轴流风机的风叶

说明书

本发明公开了一种适用于电机架前置轴流风机的风叶，包括轮箍以及均布于轮箍外周面上的多个三维扭曲结构的叶片，叶片的迎风面上设有呈矩阵布置的多个凹坑，并且每一排凹坑在相同的展向高度沿着流向布置，每一排凹坑的流向间距S相等，排与排之间的展向间距C相等。本发明在叶片的迎风面上布置的凹坑具有涡流发生器的作用，气流流过叶片时在凹坑内形成低速区，使得压力面边界层厚度增加，提高风机出口压力。同时气流流过凹坑时在凹坑内形成涡流结构，提高边界层湍动能水平，使得边界层提前发生转捩，有利于破坏电机架绕流形成的大尺度漩涡结构，形成小尺度各向同性湍流，减小湍流噪声，提高流动均匀性，改善风机流动状态，从而提高轴流风机的性能。

技术领域

本发明属于能源动力领域，涉及一种适用于电机架前置轴流风机的风叶。

背景技术

轴流风机广泛应用于航天航空、工业通风散热、医疗卫生等领域，其工作原理是利用电机驱动高速旋转的叶片对空气做功，使得空气获得一定的流速和压力后从空气出口导出。轴流风机的压力-流量曲线和噪声等级是轴流风机最主要的两个性能指标，对产品竞争力有着决定性影响。

现有的轴流风机的电机架有前置安装和后置安装两种方式，相较于电机架后置安装，电机架前置安装能够有效提高轴流风机的效率。但是，电机架前置安装同样也会带来大尺度漩涡诱发高水平噪声的弊端。电机架前置安装的轴流风机如图1所示。

大尺度漩涡的形成原因主要包括：①气流自入口流入时需要绕过电机架1，在电机架1后形成大尺度尾迹漩涡，该大尺度漩涡从电机架上脱落后进入叶片3流道内，会导致各流道入流条件不均匀，直接影响轴流风机的整体气动性能；②流道内气流在流体粘性和逆压梯度的作用下发生流动分离形成大尺度漩涡；③在叶顶与机壳的间隙内，由于压力面和吸力面的压差作用导致在叶顶间隙内存在着由压力面流向吸力面的泄漏流从而形成大尺度漩涡。

大尺度的漩涡内压力脉动幅值较高，是湍流噪声的主要来源，将大尺度漩涡破碎可有效降低湍流噪声水平。为减小风机流道内大尺寸漩涡，现有技术手段主要包括主动流动控制技术和被动流动控制技术。主动流动控制技术(如边界层抽吸吹气，施加激励等)由于技术复杂实施难度大，同时添加了额外的辅助装置提高了控制成本。被动流动控制技术(如打孔射流，叶顶小翼等)由于其全工况适应性较差不能满足风机面临的多工况工作要求。

由于上述解决大尺度漩涡的技术手段的不足，导致在一些比较注重噪声指标的领域(比如医疗卫生领域等)，轴流风机大多还是采用电机架后置的安装方式。

综上，若能解决电机架前置安装带来的大尺度漩涡的问题，无疑能够推动电机架前置安装方式的应用，进而使轴流风机获得更高的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于电机架前置轴流风机的风叶，解决电机架前置安装会带来大尺度漩涡的技术问题。

实现本发明目的的技术方案是：一种适用于电机架前置轴流风机的风叶，包括轮箍以及均布于轮箍外周面上的多个三维扭曲结构的叶片；所述叶片的迎风面上设有呈矩阵布置的多个凹坑，并且每一排凹坑在相同的展向高度沿着流向布置，每一排凹坑的流向间距S相等，排与排之间的展向间距C相等。

上述在叶片迎风面上设置凹坑矩阵的设计能够形成小型涡流发生器阵列，减小气流流过电机架后形成的大尺度漩涡，从而在保证较高的效率的情况下，带来提升轴流风机气动性能和降低湍流噪声的效果。

进一步地，所述凹坑流向布置的起始位置为靠近叶片入口处的5％～8％弦长位置，终点位置为靠近叶片出口处的92％～95％弦长位置处。

进一步地，所述凹坑在叶片展向方向上的布置范围为4％～98％展向高度。

对凹坑分布位置的设计，可有效控制其形成的漩涡发生器分布范围，从而有效影响大尺度漩涡，使得各流道入流更加均匀，获得最佳噪声控制效果。