[實用新型]一種凹槽形仿生非光滑表面離心風機葉片

有效

• 申請號: 201520028355.1
• 申請日: 2015-01-15
• 公開（公告）號: CN204553333U
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: 肖美娜;竇華書;魏義坤;陳小平;徐金秋
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: F04D29/30
• 分類號: F04D29/30;F04D29/66
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本實用新型屬于通風設備領域，涉及離心通風機，具體涉及一種凹槽形仿生非光滑表面離心風機葉片。

背景技術

據調查，風機用電約占全國用電的10%。國家要求風機的效率不得低于70%，而現有風機的平均運行效率卻只有40%～60%，可見風機的節能潛力是十分可觀的。風機通常可分為離心風機、軸流風機和混流風機三類，其中離心風機的使用量最大，因此，離心風機能否安全、經濟、可靠、高效的運行，一直為風機設計、制造、科研、以及使用各部門所共同關注。

由于存在旋轉部件、葉輪流道結構曲率較大以及氣流粘性的影響等等，離心風機內部呈現出非常復雜的三維非定常流動。當氣流流過風機葉輪流道時，會由于黏性作用受到葉片表面摩擦阻力，產生流動損失，進而引起風機全壓的降低，影響風機性能。風機在小流量下運行時，會發生不穩定流動狀態，造成流動失穩，使流動損失增大，噪聲升高，嚴重影響著風機的運行效率，甚至有可能導致災難性事故的發生。

生物經過億萬年的進化，形成了適應自身環境的體表結構，其表面阻力非常低。因此通過仿生學的研究，設計出具有減阻效果的風機葉片表面結構，是一種有效的減阻方法，并且不會給風機葉片帶來附加設備或額外能量消耗及空間占用，也不會對流體造成污染，僅依靠直接改變葉片表面形狀就可以起到很好的減阻效果，提高效率，降低噪聲。

發明內容

本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提供一種凹槽形仿生非光滑表面離心風機葉片，采用仿生非光滑技術改變近壁區流場，有效增加葉片非光滑表面上粘性底層的厚度，降低壁面附近區域內的速度梯度，減小近壁區湍流強度，減小壁面摩擦阻力，降低流動損失，減小能耗，提高風機效率。

本實用新型包括葉片體；所述葉片體的內部中空，兩壁面均開設有沿葉片體橫向等距設置的k個凹槽組，每個凹槽組包括等距設置的c個凹槽；靠近葉片體邊沿的凹槽與葉片體邊沿的間距均為10～20mm；靠近葉片體根部的凹槽與葉片體根部的間距相等，均為10～20mm；相鄰凹槽組的間距及凹槽組中相鄰兩個凹槽的間距均為d；k的具體取值根據葉片體的寬度而定，保證相鄰凹槽組的間距d為5～10mm；c的具體取值根據相鄰兩個凹槽的間距d而定，使得凹槽與葉片體尖部的間距為10～20mm；同一個凹槽組的c個凹槽沿葉片體的根部至尖部方向呈直線、圓弧波浪形或鋸齒形排列；凹槽的形狀為棱柱，其橫截面呈方形或梯形。

所述凹槽的形狀也可為倒置的棱錐，其橫截面呈三角形。

本實用新型的有益效果：

本實用新型通過對離心風機葉片的優化設計，在葉片壁面上開設規則排列的凹槽，流體流經凹槽處時，會在凹槽中形成低速旋轉的流動，當流體沿葉片壁面流動時，會從凹槽上部流過壁面，形成渦墊效應，使近壁區湍流強度減小，湍動能的損耗降低；并增加了非光滑表面上粘性底層的厚度，減小了壁面附近區域內的速度梯度，從而減小了非光滑表面的摩擦阻力，能耗減小，風機效率提高。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型中凹槽的橫截面呈三角形時的示意圖；

圖3為本實用新型中凹槽的橫截面呈方形時的示意圖；

圖4為本實用新型中凹槽的橫截面呈梯形時的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示，一種凹槽形仿生非光滑表面離心風機葉片，包括葉片體1；葉片體1的內部中空，兩壁面均開設有沿葉片體1橫向等距設置的k個凹槽組，每個凹槽組包括等距設置的c個凹槽2；靠近葉片體1邊沿的凹槽與葉片體1邊沿的間距均為15mm；靠近葉片體1根部的凹槽2與葉片體1根部的間距均為15mm；相鄰凹槽組的間距及凹槽組中相鄰兩個凹槽的間距均為d；k的具體取值根據葉片體1的寬度而定，保證相鄰凹槽組的間距d為5～10mm中的一個值；c的具體取值根據相鄰兩個凹槽的間距d而定，使得凹槽2與葉片體1尖部的間距為15mm；同一個凹槽組的c個凹槽2沿葉片體1的根部至尖部方向呈直線排列。

如圖2所示，凹槽2的形狀可為倒置的棱錐，其橫截面呈三角形。

如圖3和4所示，凹槽2的形狀可為棱柱，其橫截面可以呈方形或梯形。

流體流經凹槽2處時，會在凹槽中形成低速旋轉的流動，當流體沿葉片壁面流動時，會從凹槽上部流過壁面，形成渦墊效應，使近壁區湍流強度減小，湍動能的損耗降低；并增加了非光滑表面上粘性底層的厚度，減小了壁面附近區域內的速度梯度，從而減小了非光滑表面的摩擦阻力，能耗減小，風機效率提高。