一种基于仿生学的轴流风机叶片结构的制作方法

1.本发明涉及轴流风机性能优化的技术领域，具体地说，特别是一种轴流风机叶片尾缘结构的仿生设计。


背景技术：

2.轴流风机作为一种气体压缩和气体输送的流体机械，其主要作用是将旋转的机械能转化为气体的压能和动能，并克服系统流动阻力输送介质。由于其容积效率高、机械磨擦损耗小等优点，轴流风机广泛地应用于各行各业。据统计，日常生产生活消耗的电量中通风机的能耗占比较大。因此，优异的轴流风机翼型对节能降耗、提质增效具有重要意义，故设计一种做功能力强，性能优异的新型轴流风机叶片具有重要的实际应用价值。


技术实现要素：

3.基于上述分析和实际需求，本申请旨在提供一种基于仿生学的轴流风机叶片结构，所述的仿生学轴流风机叶片具有鲸鱼尾鳍状的尾缘结构，可有效控制翼型尾缘边界层的流动分离，可有效提升吸力面和压力面之间的压差，从而可提高轴流风机叶片的做功能力，改善风机性能，且可有效降低传统垂直尾缘襟翼叶片较高的声压级。
4.本申请的目的主要是通过以下技术方案实现的：
5.本申请提供了一种基于仿生学的轴流风机叶片结构，所述的仿生叶片包括典型翼型叶片主体，其特征在于典型翼型叶片主体的87％～95％弦长区间设置有鲸鱼尾鳍状尾缘结构。
6.进一步，所述的鲸鱼尾鳍状尾缘布置在87％～95％翼型弦长处。
7.进一步，所述的鲸鱼尾鳍状尾缘总体高度h为翼型弦长的 7.17％～9.84％。
8.进一步，所述的鲸鱼尾鳍带有锯齿尾缘。
9.进一步，所述的鲸鱼锯齿尾缘状采用正弦曲线形式。
10.进一步，所述的鲸鱼尾鳍正弦曲线尾缘的高度h为翼型弦长的 0.90％～1.1％。
11.进一步，所述的鲸鱼尾鳍状尾缘通过图像处理，获取典型鲸鱼尾鳍的轮廓线，具体的结构轮廓坐标参数如表1所示，再按照比例进行缩放后与基础翼型进行组合，从而得到基于仿生学的轴流风机叶片翼型。所述的基于仿生学的轴流风机叶片的鲸鱼尾鳍状尾缘可提高翼型吸力面和压力面之间的压差，则有效提高轴流风机叶片的做功能力并改善风机性能，同时利用正弦锯齿尾缘削弱尾缘涡对轴流风机性能及噪声的影响，可有效降低传统垂直尾缘襟翼的较高声压级。
12.与现有技术相比，本申请可实现如下有益效果：
13.(a)通过鲸鱼尾鳍状尾缘有效控制翼型表面的流动分离，提升轴流风机叶片的做功能力，改善其气动特性；
14.(b)通过正弦锯齿对翼型尾缘涡的破碎作用，改善轴流风机的气动性能和噪声，降低声压级；
15.(c)结构简单、制作成本低，可实施性强。
附图说明
16.图1为本发明基于仿生学的轴流风机叶片翼型结构示意图；
17.图2为本发明基于仿生学的轴流风机叶片结构的实施例示意图；
18.图3为本发明仿鲸鱼尾鳍的尾缘结构示意图；
19.图4为鲸鱼尾鳍轮廓主要坐标数据表。
20.附图标记：
21.1-基础翼型叶片主体；2-叶片吸力面；3-叶片压力面；4-鲸鱼尾鳍状尾缘结构组件；h-鲸鱼尾鳍襟翼整体高度，mm；h-正弦尾缘锯齿高度， mm。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
23.本发明设计了如图1和图2所示的一种基于仿生学的轴流风机叶片结构，所述的仿生轴流风机叶片结构的主体为典型轴流风机clark y叶型叶片，并在翼型弦长的87％～95％之间安装有鲸鱼尾鳍状尾缘，鲸鱼尾缘锯齿用正弦曲线近似代替，所述的正弦曲线锯齿高度为翼型弦长的 0.90％～1.10％，所述的鲸鱼尾鳍形状通过图像处理鲸鱼尾鳍图片获取尾鳍外部轮廓，所述的鲸鱼尾鳍状尾缘的整体高度为翼型弦长的7.17％～9.84％。
24.以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施案例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。


技术特征：
1.一种基于仿生学的轴流风机叶片结构，该结构主要包括典型的轴流风机叶片主体(1)和鲸鱼尾鳍状尾缘组件(4)。其突出特征在于在基础叶片主体(1)的87％～95％弦长之间设置有按照鲸鱼尾鳍原型成比例缩放的鲸鱼尾鳍状尾缘组件(4)，所述仿生尾缘将襟翼与锯齿尾缘结合，所述的仿生尾缘的锯齿状采用正弦曲线结构。2.根据权利要求1所述的基于仿生学的轴流风机叶片结构，其特征在于，所述的鲸鱼尾鳍尾缘组件(4)的整体高度h为叶片翼型弦长的7.17％～9.84％。3.根据权利要求2所述的基于仿生学的轴流风机叶片结构，其特征在于，鲸鱼尾缘锯齿形状采用正弦曲线结构。4.根据权利要求3所述的基于仿生学的轴流风机叶片结构，其特征在于，正弦曲线的锯齿高度h为翼型弦长的0.90％～1.10％。5.根据权利要求1-4所述的基于仿生学的轴流风机叶片结构，其特征在于，所述放生叶片的鲸鱼尾鳍状尾缘结构可有效提升吸力面和压力面之间的压差，故可提高轴流风机叶片的做功能力，改善风机性能，且可有效降低传统垂直尾缘襟翼叶片较高的声压级。

技术总结
本发明公开了一种基于仿生学的轴流风机叶片结构，所述的基于仿生学的轴流风机叶片结构包括典型的轴流风机Clark Y叶型叶片主体1和鲸鱼尾鳍状尾缘4。所述的鲸鱼尾鳍状尾缘结构位于基础翼型87％～95％弦长之间。所述的鲸鱼尾鳍状尾缘结构高度为叶片翼型弦长的7.17％～9.84％，所述鲸鱼尾鳍锯齿形状采用正弦曲线结构，所述的正弦曲线锯齿的高度为翼型弦长的0.90％～1.10％。本发明可实现增大叶片吸力面2与压力面3的压差，因此可提高轴流风机叶片的做功能力并改善风机性能。此外，还可有效降低传统垂直尾缘襟翼导致的较大声压级。效降低传统垂直尾缘襟翼导致的较大声压级。效降低传统垂直尾缘襟翼导致的较大声压级。


技术研发人员：胡佳密 叶学民 李春曦 苏顺龙 杨天康
受保护的技术使用者：华北电力大学（保定）
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/2/24