一种带扭曲结构的离心通风机三维叶片的制作方法

1.本实用新型属于风机技术领域，涉及离心通风机，具体涉及一种带扭曲结构的离心通风机三维叶片。


背景技术：

2.离心通风机在动力、能源、化工、航空、冶金等专业领域获得了广泛的应用。目前市面上的离心通风机大多采用沿轴向拉伸的简单叶片结构，一般称为二维叶片。受气体粘性的影响，气体在进入叶片入口前，沿叶轮旋转方向有一预旋速度，即叶片入口前的气流沿叶轮旋转方向偏斜；在非设计流量点，叶片入口处具有较大的冲击损失。由于入口预旋、轴向速度分布不均匀等现象，导致简单的二维叶片结构的入口冲击损失较大，且出口处沿径向方向的速度分布变化较大，导致明显的射流尾迹现象，加大了流动损失。不合理的叶片设计是导致离心通风机流量运行区域窄的重要原因。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种带扭曲结构的离心通风机三维叶片，减小叶片入口预旋作用对效率的影响，减小由于风机入口径向速度分布不均匀导致的冲击损失，从而拓宽风机在大流量情况下的运行区域。
4.本实用新型设有轮盖上叶片型线、叶片尾缘型线、轮盘上叶片型线和叶片前缘型线；
5.所述的轮盖上叶片型线满足下列函数表达式：
6.ya＝-0.0015*x
a2
0.9614*x
a-54.497
7.za＝p
a1
p
a2
*xa p
a3
*ya p
a4
*x
a2
p
a5
*xa*ya p
a6
*y
a2
8.其中，坐标系xyz的原点为轮盘上叶片型线所连接轮盘底部的中心，z轴为轮盘的中心轴线；xa的取值范围为[-12.37,137.74]，ya的取值范围为[-68.26,52.14]，系数p
a1
的取值范围为[241.7,254.8]，系数p
a2
的取值范围为[0.07289,0.5035]，系数p
a3
的取值范围为[-1.12,-0.5961]，系数p
a4
的取值范围为[-0.004282,-0.0007192]，系数p
a5
的取值范围为[0.01027,0.019]，系数p
a6
的取值范围为[-0.01418,-0.00896]，单位均为mm。
[0009]
所述的轮盘上叶片型线满足下列函数表达式：
[0010]
yc＝-0.0016*x
c2
0.3774*x
c-1.318
[0011]
zc＝p
c1
p
c2
*xc p
c3
*yc p
c4
*x
c2
p
c5
*y
c2
[0012]
其中，xc的取值范围为[2.23,225.28]，yc的取值范围为[0.64,21.56]，系数p
c1
的取值范围为[49.96,49.99]，系数p
c2
的取值范围为[0.1788,0.1899]，系数p
c3
的取值范围为[-0.6346,-0.6006]，系数p
c4
的取值范围为[-0.0007248,-0.0006776]，系数p
c5
的取值范围为[0.0007035,0.0009061]，单位均为mm。
[0013]
所述的叶片尾缘型线满足下列函数表达式：
[0014]
xb＝-0.00000008*y
b6-0.000003*y
b5-0.0002*y
b4-0.0082*y
b3-0.1387*y
b2-0.6068*
yb 1.7282
[0015]
zb＝p
b1
p
b2
*xb p
b3
*yb p
b4
*x
b2
p
b5
*xb*yb p
b6
*y
b2
p
b7
*x
b3
p
b8
*x
b2
*yb p
b9
*xb*y
b2
p
b10yb3
[0016]
其中，xb的取值范围为[-12.37，3.29]，yb的取值范围为[-68.26,0]，系数p
b1
的取值范围为[42.98,52.96]，系数p
b2
的取值范围为[3.679,26.25]，系数p
b3
的取值范围为[-20.22,-15.66]，系数p
b4
的取值范围为[-10.7,3.031]，系数p
b5
的取值范围为[1.983,7.656]，系数p
b6
的取值范围为[-1.539,-0.8613]，系数p
b7
的取值范围为[-0.3175,2.02]，系数p
b8
的取值范围为[-2.287,-0.7866]，系数p
b9
的取值范围为[0.3462,0.7122]，系数p
b10
的取值范围为[-0.06992,-0.03917]，单位均为mm。
[0017]
所述的叶片前缘型线满足下列函数表达式：
[0018]
yd＝-0.000000006*x
d6
0.000007*x
d5-0.003*x
d4
0.6943*x
d3-91.024*x
d2
6334.7*x
d-182789
[0019]
zd＝p
d1
p
d2
*xd p
d3
*yd p
d4
x
d2
p
d5yd2
[0020]
其中，xd的取值范围为[137.74,226.92]，yd的取值范围为[3.51,64.44]，系数p
d1
的取值范围为[564.9,573.5]，系数p
d2
的取值范围为[-5.989,-5.868]，系数p
d3
的取值范围为[6.857,7.142]，系数p
d4
的取值范围为[0.01577,0.01625]，系数p
d5
的取值范围为[-0.02175,-0.02054]，单位均为mm。
[0021]
优选地，系数p
a1
＝248.3，系数p
a2
＝0.2882，系数p
a3
＝-0.8583，系数p
a4
＝-0.0025，系数p
a5
＝0.01463，系数p
a6
＝-0.01157，系数p
c1
＝49.97，系数p
c2
＝0.1843，系数p
c3
＝-0.6176，系数p
c4
＝-0.0007012，系数p
c5
＝0.0008048，系数p
b1
＝47.97，系数p
b2
＝14.96，系数p
b3
＝-17.94，系数p
b4
＝-3.835，系数p
b5
＝4.819，系数p
b6
＝-1.2，系数p
b7
＝0.8512，系数p
b8
＝-1.537，系数p
b9
＝0.5292，系数p
b10
＝-0.05454，系数p
d1
＝569.2，系数p
d2
＝-5.929，系数p
d3
＝7，系数p
d4
＝0.01601，系数p
d5
＝-0.02114。
[0022]
本实用新型具有的有益效果：
[0023]
本实用新型沿径向方向呈现三维扭曲结构，通过设计叶片的轮盖上叶片型线、叶片尾缘型线、轮盘上叶片型线和叶片前缘型线，减小叶片入口预旋作用对效率的影响，减小由于风机入口径向速度分布不均匀导致的冲击损失，使得装配本实用新型的离心通风机能适用的流量范围广，特别适用于大流量工况场合，与现有安装二维叶片的离心通风机相比，拓宽了风机在大流量情况下的运行区域。
附图说明
[0024]
图1为本实用新型三维叶片的结构示意图；
[0025]
图2为采用本实用新型三维叶片的叶轮结构立体图；
[0026]
图3为采用本实用新型三维叶片的叶轮结构局部剖视图；
[0027]
图4为采用本实用新型三维叶片的叶轮结构侧视图；
[0028]
图5为装配本实用新型的离心通风机与现有一种离心通风机的静压与流量关系曲线对比图。
具体实施方式
[0029]
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0030]
如图1所示，一种带扭曲结构的离心通风机三维叶片，设有轮盖上叶片型线a、叶片尾缘型线b、轮盘上叶片型线c和叶片前缘型线d，轮盖上叶片型线a用于连接轮盖，轮盘上叶片型线c用于连接轮盘；根据轮盖上叶片型线a、叶片尾缘型线b、轮盘上叶片型线c和叶片前缘型线d的函数表达式便能控制生成三维叶片的具体形状，生成一片三维叶片后，便能在叶轮上沿周向均布阵列形成多片三维叶片。采用该三维叶片的叶轮结构立体图如图2所示，采用该三维叶片的叶轮结构局部剖视图如图3所示，采用该三维叶片的叶轮结构侧视图如图4所示。
[0031]
轮盖上叶片型线a满足下列函数表达式：
[0032]
ya＝-0.0015*x
a2
0.9614*x
a-54.497
[0033]
za＝p
a1
p
a2
*xa p
a3
*ya p
a4
*x
a2
p
a5
*xa*ya p
a6
*y
a2
[0034]
其中，坐标系xyz的原点为轮盘上叶片型线所连接轮盘底部的中心，z轴为轮盘的中心轴线；xa的取值范围为[-12.37,137.74]，ya的取值范围为[-68.26,52.14]，系数p
a1
的取值范围为[241.7,254.8]，系数p
a2
的取值范围为[0.07289,0.5035]，系数p
a3
的取值范围为[-1.12,-0.5961]，系数p
a4
的取值范围为[-0.004282,-0.0007192]，系数p
a5
的取值范围为[0.01027,0.019]，系数p
a6
的取值范围为[-0.01418,-0.00896]，单位均为mm。
[0035]
轮盖上叶片型线a主要控制靠近轮盖处的气流速度分布，通过合理的型线设计减小气流由轴向转向径向流动过程中的能量损失。
[0036]
轮盘上叶片型线c满足下列函数表达式：
[0037]
yc＝-0.0016*x
c2
0.3774*x
c-1.318
[0038]
zc＝p
c1
p
c2
*xc p
c3
*yc p
c4
*x
c2
p
c5
*y
c2
[0039]
其中，xc的取值范围为[2.23,225.28]，yc的取值范围为[0.64,21.56]，系数p
c1
的取值范围为[49.96,49.99]，系数p
c2
的取值范围为[0.1788,0.1899]，系数p
c3
的取值范围为[-0.6346,-0.6006]，系数p
c4
的取值范围为[-0.0007248,-0.0006776]，系数p
c5
的取值范围为[0.0007035,0.0009061]，单位均为mm。
[0040]
轮盘上叶片型线c主要控制靠近轮盘处的主流速度分布，通过合理的气流减速与加速区域设计减小流动能量损失。
[0041]
叶片尾缘型线b满足下列函数表达式：
[0042]
xb＝-0.00000008*y
b6-0.000003*y
b5-0.0002*y
b4-0.0082*y
b3-0.1387*y
b2-0.6068*yb 1.7282
[0043]
zb＝p
b1
p
b2
*xb p
b3
*yb p
b4
*x
b2
p
b5
*xb*yb p
b6
*y
b2
p
b7
*x
b3
p
b8
*x
b2
*yb p
b9
*xb*y
b2
p
b10yb3
[0044]
其中，xb的取值范围为[-12.37，3.29]，yb的取值范围为[-68.26,0]，系数p
b1
的取值范围为[42.98,52.96]，系数p
b2
的取值范围为[3.679,26.25]，系数p
b3
的取值范围为[-20.22,-15.66]，系数p
b4
的取值范围为[-10.7,3.031]，系数p
b5
的取值范围为[1.983,7.656]，系数p
b6
的取值范围为[-1.539,-0.8613]，系数p
b7
的取值范围为[-0.3175,2.02]，系数p
b8
的取值范围为[-2.287,-0.7866]，系数p
b9
的取值范围为[0.3462,0.7122]，系数p
b10
的取值范围为[-0.06992,-0.03917]，单位均为mm。
[0045]
叶片尾缘型线b通过控制叶轮出口沿轴向的速度分布，减小气流流出叶道后的不均匀性，减小射流尾迹造成的能量损失。
[0046]
叶片前缘型线d满足下列函数表达式：
[0047]
yd＝-0.000000006*x
d6
0.000007*x
d5-0.003*x
d4
0.6943*x
d3-91.024*x
d2
6334.7*x
d-182789
[0048]
zd＝p
d1
p
d2
*xd p
d3
*yd p
d4
x
d2
p
d5yd2
[0049]
其中，xd的取值范围为[137.74,226.92]，yd的取值范围为[3.51,64.44]，系数p
d1
的取值范围为[564.9,573.5]，系数p
d2
的取值范围为[-5.989,-5.868]，系数p
d3
的取值范围为[6.857,7.142]，系数p
d4
的取值范围为[0.01577,0.01625]，系数p
d5
的取值范围为[-0.02175,-0.02054]，单位均为mm。
[0050]
叶片前缘型线d通过控制叶轮入口沿轴向的速度分布，减小气流进入叶道前的冲击作用，从而减少冲击损失，并考虑预旋对气流的影响，减小预旋造成的能量损失。
[0051]
作为一个优选实施例，系数p
a1
＝248.3，系数p
a2
＝0.2882，系数p
a3
＝-0.8583，系数p
a4
＝-0.0025，系数p
a5
＝0.01463，系数p
a6
＝-0.01157，系数p
c1
＝49.97，系数p
c2
＝0.1843，系数p
c3
＝-0.6176，系数p
c4
＝-0.0007012，系数p
c5
＝0.0008048，系数p
b1
＝47.97，系数p
b2
＝14.96，系数p
b3
＝-17.94，系数p
b4
＝-3.835，系数p
b5
＝4.819，系数p
b6
＝-1.2，系数p
b7
＝0.8512，系数p
b8
＝-1.537，系数p
b9
＝0.5292，系数p
b10
＝-0.05454，系数p
d1
＝569.2，系数p
d2
＝-5.929，系数p
d3
＝7，系数p
d4
＝0.01601，系数p
d5
＝-0.02114，设计叶片厚度为2.5mm，将本实施例下生成的三维叶片安装在轮盘和轮盖上，形成叶轮，设计该叶轮的叶片数为7，叶轮外径646mm，叶轮内径282mm，叶片出口宽度189mm，叶轮入口直径464mm，如图2所示；将安装有该叶轮的离心通风机a与安装有一种普通二维叶片叶轮(叶片厚度、叶片数、叶轮外径、叶轮内径、叶片出口宽度和叶轮入口直径均与离心通风机a的叶轮相同)的离心通风机b进行对比试验，建立静压p与流量q的关系曲线图，如图5所示，其中，流量q的单位为m3/h，静压p的单位为pa，当流量大于14000m3/h时，离心通风机a的静压值比离心通风机b大，且离心通风机b在流量达到17000m3/h时风机无法进行工作，而离心通风机a的理论工作区域达到20000m3/h，可以应对短时间的大流量工况。可见，离心通风机a能适用的流量范围广，特别适用于大流量工况场合，且离心通风机a与现有离心通风机相比，拓宽了风机在大流量情况下的运行区域。