轴流风机叶片、轴流风机叶轮、轴流风机及参数化设计方法与流程

本申请涉及流体机械领域，具体地，涉及轴流风机叶片、轴流风机叶轮、轴流风机以及轴流风机叶片的参数化设计方法。

背景技术：

1、轴流风机广泛应用于通风、换热和设备散热等场景。轴流风机通常包括机匣和设置于机匣内的轴流风机叶轮。为避免轴流风机叶轮转动时叶片与机匣发生干涉，叶片的叶尖与机匣之间通常留有叶顶间隙。

2、轴流风机运行时，叶片的压力面与吸力面之间存在压差，部分气流可能经叶顶间隙由压力面侧流向吸力面侧，形成叶尖泄漏流。叶尖泄漏流可能进一步形成叶尖泄漏涡，造成流动损失，并产生气动噪声。

3、相关技术中，可以通过调整叶尖结构来干预叶尖泄漏流。然而，相关叶尖结构对叶尖泄漏流的整体约束能力仍有改善空间。

技术实现思路

1、本部分提供本申请的总体概要，而不是对本申请的全部范围或所有特征的全面公开。

2、根据本申请的实施方式，提供了能够改善叶尖结构对叶尖泄漏流的整体约束能力的轴流风机叶片、轴流风机叶轮、轴流风机及参数化设计方法。

3、根据本申请的一方面，提供了一种轴流风机叶片。该轴流风机叶片包括叶片本体，叶片本体具有前缘、后缘、压力面、吸力面和叶尖。叶尖设置有位于压力面一侧的压力面侧小翼和位于吸力面一侧的吸力面侧小翼。压力面侧小翼和吸力面侧小翼各自沿叶尖的弦向从前缘连续延伸至后缘，压力面侧小翼的外轮廓在前缘和后缘处与压力面相接，并在前缘与后缘之间的至少一个弦向位置处凸出于压力面；吸力面侧小翼的外轮廓在前缘和后缘处与吸力面相接，并在前缘与后缘之间的至少一个弦向位置处凸出于吸力面。

4、根据本申请的另一方面，还提供了一种轴流风机叶轮。该轴流风机叶轮包括轮毂以及多个根据前一方面所述的轴流风机叶片，多个轴流风机叶片沿轮毂的周向间隔设置于轮毂的外周。

5、根据本申请的又一方面，还提供了一种轴流风机。该轴流风机包括根据前一方面所述的轴流风机叶轮。

6、根据本申请的再一方面，还提供了一种轴流风机叶片的参数化设计方法。该方法包括以下步骤。建立叶片本体的模型，叶片本体具有前缘、后缘、压力面、吸力面和叶尖，并在叶尖处具有叶尖翼型截面，前缘和后缘在叶尖翼型截面内分别形成前缘点和后缘点，叶尖翼型截面具有连接前缘点与后缘点的翼型中线。以连接前缘点与后缘点的线段为弦线，在前缘点与后缘点之间沿弦线选取彼此间隔的多个弦向位置，对于每一弦向位置，过弦线上与该弦向位置对应的点作弦线的垂线，并将垂线与翼型中线的交点确定为相应的测量基准点。在每一弦向位置处，沿翼型中线在相应测量基准点处的局部法向，将从相应测量基准点至压力面的距离确定为压力面侧本体局部尺寸，并将从相应测量基准点至吸力面的距离确定为吸力面侧本体局部尺寸。为每一弦向位置设置压力面侧比例系数和吸力面侧比例系数。将压力面侧本体局部尺寸与压力面侧比例系数相乘，得到压力面侧小翼局部对应尺寸，并将吸力面侧本体局部尺寸与吸力面侧比例系数相乘，得到吸力面侧小翼局部对应尺寸。压力面侧小翼局部对应尺寸为沿局部法向从相应测量基准点至压力面侧小翼的外轮廓的目标距离，吸力面侧小翼局部对应尺寸为沿局部法向从相应测量基准点至吸力面侧小翼的外轮廓的目标距离。多个压力面侧比例系数中至少两个的取值不同，多个吸力面侧比例系数中至少两个的取值不同。根据多个弦向位置处的压力面侧小翼局部对应尺寸生成压力面侧小翼，根据多个弦向位置处的吸力面侧小翼局部对应尺寸生成吸力面侧小翼，使压力面侧小翼和吸力面侧小翼各自沿叶尖的弦向从前缘连续延伸至后缘，压力面侧小翼的外轮廓在前缘和后缘处与压力面相接，并在前缘与后缘之间的至少一个弦向位置处凸出于压力面；吸力面侧小翼的外轮廓在前缘和后缘处与吸力面相接，并在前缘与后缘之间的至少一个弦向位置处凸出于吸力面。根据叶片本体的模型、压力面侧小翼和吸力面侧小翼，生成轴流风机叶片的三维模型。

1.一种轴流风机叶片，其特征在于，包括叶片本体，所述叶片本体具有前缘、后缘、压力面、吸力面和叶尖，

2.根据权利要求1所述的轴流风机叶片，其特征在于，所述叶片本体在所述叶尖处具有叶尖翼型截面，所述前缘和所述后缘在所述叶尖翼型截面内分别形成前缘点和后缘点，所述叶尖翼型截面具有连接所述前缘点与所述后缘点的翼型中线，

3.根据权利要求2所述的轴流风机叶片，其特征在于，所述凸出量与所述弦长的比值满足：

4.根据权利要求1所述的轴流风机叶片，其特征在于，所述叶片本体在所述叶尖处具有叶尖翼型截面，所述前缘和所述后缘在所述叶尖翼型截面内分别形成前缘点和后缘点，所述叶尖翼型截面具有连接所述前缘点与所述后缘点的翼型中线，

5.根据权利要求4所述的轴流风机叶片，其特征在于，所述弦线的长度为弦长l，并以从所述前缘点沿所述弦线朝向所述后缘点量取的距离为x，

6.根据权利要求5所述的轴流风机叶片，其特征在于，在所述三个弦向位置处，dp与ds相等，且dp/l依次为5%、4%和3%。

7.根据权利要求4所述的轴流风机叶片，其特征在于，所述弦线的长度为弦长l，并以从所述前缘点沿所述弦线朝向所述后缘点量取的距离为x，

8.根据权利要求1所述的轴流风机叶片，其特征在于，所述压力面侧小翼、所述吸力面侧小翼和所述叶片本体构成一体结构，所述压力面侧小翼与所述压力面在连接处圆滑过渡，所述吸力面侧小翼与所述吸力面在连接处圆滑过渡。

9.一种轴流风机叶轮，其特征在于，包括轮毂以及多个根据权利要求1至8中任一项所述的轴流风机叶片，所述多个轴流风机叶片沿所述轮毂的周向间隔设置于所述轮毂的外周。

10.一种轴流风机，其特征在于，包括根据权利要求9所述的轴流风机叶轮。

11.一种轴流风机叶片的参数化设计方法，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11所述的轴流风机叶片的参数化设计方法，其特征在于，所述弦线的长度为弦长l，并以从所述前缘点沿所述弦线朝向所述后缘点量取的距离为x，所述多个弦向位置包括x/l分别为0.25、0.5和0.75的三个弦向位置，

13.根据权利要求12所述的轴流风机叶片的参数化设计方法，其特征在于，所述压力面侧比例系数kp,0.25、kp,0.5和kp,0.75的取值范围依次为1.9~2.1、1.6~1.8和1.4~1.6；

14.根据权利要求13所述的轴流风机叶片的参数化设计方法，其特征在于，在所述三个弦向位置处，所述压力面侧本体局部尺寸与所述吸力面侧本体局部尺寸相等，且所述压力面侧本体局部尺寸与所述弦长的比值依次为5%、4%和3%。

15.根据权利要求11所述的轴流风机叶片的参数化设计方法，其特征在于，所述弦线的长度为弦长l，并以从所述前缘点沿所述弦线朝向所述后缘点量取的距离为x，所述多个弦向位置包括x/l为0.25的弦向位置，