[實用新型]軌道車輛冷卻系統用帶分流葉片的離心風機葉輪

有效

• 申請號: 201420677756.5
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN204267363U
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 張延蕾;包明冬;賈洪洋
• 申請（專利權）人: 中國北車集團大連機車研究所有限公司
• 主分類號: F04D29/30
• 分類號: F04D29/30
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

技術領域

本實用新型涉及軌道車輛通風冷卻系統，具體為一種軌道車輛冷卻系統用帶分流葉片的離心風機葉輪。

背景技術

隨著中國軌道技術的發展，軌道列車的速度越來越快，相應的熱量耗散越來越多，對軌道車輛冷卻系統的散熱系統要求越來越高，同時卻在壓縮整個冷卻系統的視在功率值，所以迫切需要高性能、高效率的風機。

對于沒有設置分流葉片的離心風機的葉輪，當葉片數較少時，在葉片通道后端容易產生負速度區域，導致氣流分離，且葉片流道的當量擴張角過大，壓力梯度和邊界層會變大，導致離心風機葉輪的效率降低；而當葉片數較多時，在葉片氣流進口處易產生阻塞，同時氣流流動摩擦損失增加，離心風機葉輪的效率也會降低。設置分流式葉片，降低葉輪氣流進口附近的馬赫數，削弱葉輪進口堵塞程度，減小氣流摩擦損失，同時葉輪氣流出口界面氣體的壓力、速度等參數分布更均勻，促進葉輪外部箱體內的氣體流動的平穩性，提高離心風機葉輪的工作效率。

雖然設置了分流葉片，但分流葉片的相對長度、相對高度及周向分布情況仍對離心風機的氣動性能、效率和噪聲有影響。若分流葉片長度過短，其改善流動條件優勢不能充分發揮；若分流葉片長度過長，雖然分流作用加強，但會引起分流葉片進氣邊前緣附近的流場局部突變而導致旋渦產生，而且旋渦與主葉片進氣邊附近的沖擊區域靠得很近，有可能互相影響而使氣流進口流場惡化，從而降低綜合性能。

分流葉片的相對高度會影響葉輪的效率和噪聲的大小，若分流葉片高度過高，葉輪前盤和分流葉片之間距離過短，會導致氣流在通過分流葉片時產生紊流，嚴重影響氣流的穩定性，葉輪噪聲變大；若分流葉片高度過低時，則分流葉片本身的作用無法展現，無法提高葉輪性能。

分流葉片與主葉片的相對位置分布同樣會影響葉輪的氣動性能與效率，分流葉片設置在偏向主葉片非工作面側時，氣體沿氣流流道在主葉片工作面側的流速很低，容易產生倒流區域。如果分流葉片的位置偏向主葉片的工作面側，主葉片工作面側的氣體流道夾角減小，可使流道中氣流的減速得到緩和。同時，隨著氣流在葉輪垂直于其軸向的橫截面上的圓周速度的減小，哥氏力引起的速度差也相應減小，提高了徑向方向長葉片工作面一側的流速，從而減小甚至消除了負速度區。另外由于橫截面上流速差減小，相應的壓力梯度隨之減小，這有利于削弱二次流，從而減小流動損失，提高葉輪的效率。

因此要想更進一步的提高離心風機葉輪的性能和效率，設置合適的分流葉片的相對長度、相對高度以及葉片之間的位置分布情況是非常必要的。

發明內容

本實用新型針對現有技術中只是提出分流葉片能夠使氣體流動更平穩，改善風機葉輪的效率，而沒有研究因分流葉片與主葉片之間的相對高度，相對長度以及位置分布關系的設置不恰當而影響風機葉輪的性能和效率的問題，而研制一種高效率、綜合性能好的離心風機葉輪。本實用新型采用計算機流體動力學(CFD)非定常數值方法計算了整個離心風機工況點的全三維流場，設計出分流葉片與主葉片之間的相對高度、相對長度和位置分布關系的最佳值以使風機葉輪達到最佳效率。

本實用新型的技術手段如下：

一種軌道車輛冷卻系統用帶分流葉片的離心風機葉輪，包括前盤、后盤以及夾設在所述前盤與后盤之間的主葉片和分流葉片，氣流從前盤進入，其特征在于：所述主葉片和所述分流葉片均呈圓周陣列排布，且相互間隔設置；所述主葉片高度為H1，所述分流葉片高度為H2，且H2/H1為0.5～0.6；所述主葉片的弦長為Lf，所述分流葉片的弦長為L，且L/Lf為0.7～0.75；所述主葉片具有工作面a和非工作面b，主葉片的工作面a側的分流葉片離后盤中心軸線最近的點與主葉片離后盤中心軸線最近的點之間距離為△T1，主葉片的非工作面b側的分流葉片離后盤中心軸線最近的點與主葉片離后盤中心軸線最近的點之間的距離為△T2，且△T1/△T2為0.24～0.35。

通過設置最佳的主葉片和分流葉片高度比、弦長比以及葉片之間的位置分布關系，盡可能的減小葉輪氣流進口處氣流堵塞，減小壓力梯度及氣流邊界層的厚度，提高葉輪的性能。

進一步地，主葉片工作面a側的分流葉片的弦與主葉片的弦的夾角α為30°～35°，主葉片非工作面b側的分流葉片的弦與主葉片的弦的夾角β為41°～45°。

進一步地，H2/H1＝0.56，L/Lf＝0.715，△T1/△T2＝0.268。

進一步地，前盤過其中心軸線的截面型線具有圓弧過渡。在前盤上設置圓弧過渡，能夠使氣流更順暢的進入葉片，減小摩擦阻力。

進一步地，所述前盤過其中心軸線的截面型線的圓弧半徑為75.5mm。