[發(fā)明專利]一種結(jié)構(gòu)參數(shù)化的葉片表面開槽結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910485363.1
• 申請日: 2019-06-05
• 公開（公告）號: CN110107534A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張皓光;董飛揚;張旭東;丁可金;楚武利;李之輝
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: F04D29/30
• 分類號: F04D29/30
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心 61204
• 代理人: 華金

本發(fā)明公開了一種結(jié)構(gòu)參數(shù)化的葉輪葉片表面開槽設(shè)計，在離心通風機葉輪葉片頂部特定位置開連通葉片吸力面和壓力面的引氣槽，與軸向成一定夾角，引氣槽進出口位置和寬度為給定值，槽的深度約為40％葉高，且沿軸向傾斜11度。在某離心通風機葉輪上進行了數(shù)值研究，研究結(jié)果表明，采用結(jié)構(gòu)參數(shù)化的葉片表面開槽結(jié)構(gòu)設(shè)計顯著的改善了離心通風機葉輪流場，減小了流動損失，增大了離心通風機的全壓升，并提升了效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及葉輪機械技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種結(jié)構(gòu)參數(shù)化的葉片表面開槽結(jié)構(gòu)，用于提高離心通風機的全壓升，并獲得效率提升。

背景技術(shù)

離心式通風機因風量較大、風機出口全壓較高等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在包括鋼鐵、煤礦、化工、電力、航天等眾多領(lǐng)域。為了減小低性能機械在能源方面的浪費，提高通風機的效率，改善通風機的性能有著重要的意義。研究表明葉片表面開槽措施能夠提高葉輪機械的性能，通過將壓力面的附面層氣流和一部分主流吸入槽內(nèi)，經(jīng)過槽內(nèi)加速后，對葉片吸力面附面層氣流進行吹除和激勵，從而減小流動損失。目前，在軸流葉輪機械中，葉片開槽技術(shù)得到了較為深入的研究，但在離心葉輪機械中研究較少。在離心葉輪機械的研究中，大部分研究者僅開展了葉片表面開槽對離心葉輪的研究，沒有考慮到蝸殼與葉輪之間的相互作用對其改善葉輪流場的影響；其次，在數(shù)值模擬計算時，大多數(shù)研究者采用定常數(shù)值計算，而在定常計算時，蝸殼與葉輪的相對位置對計算結(jié)果的影響較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種一種結(jié)構(gòu)參數(shù)化的葉片表面開槽結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種結(jié)構(gòu)參數(shù)化的葉片表面開槽結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述開槽結(jié)構(gòu)位于葉輪葉片頂部，且該結(jié)構(gòu)能夠同時連通葉輪葉片的壓力面和吸力面；槽寬不相同，且開槽結(jié)構(gòu)軸線與葉輪葉片軸向呈一定角度。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述葉表開槽結(jié)構(gòu)進口位置到葉片前緣距離為50％葉片弦長,出口位置到葉片前緣的距離為62％葉片弦長。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述葉表開槽結(jié)構(gòu)進口寬度為7.2％葉片弦長,出口寬度為7.5％葉片弦長。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述葉表開槽結(jié)構(gòu)的進口側(cè)深度和出口側(cè)深度均為40％葉高。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述葉表開槽沿葉輪軸向傾斜11°。

發(fā)明效果

本發(fā)明的技術(shù)效果在于：在提高離心通風機全壓升的同時，獲得一定程度的效率提升。為了兼顧葉表開槽結(jié)構(gòu)的與效率損失，本發(fā)明通過對某原型離心通風機內(nèi)部流場分析，設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)參數(shù)化的葉表開槽結(jié)構(gòu)(主要參數(shù)為槽在壓力面和吸力面的位置、槽的進出口寬度、槽的軸向深度和軸向傾斜角、)。其相對于原型通風機，可以獲得更高的全壓升提升，并且擁有正的效率改進量。通過對葉表開槽結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，設(shè)計了一種兼顧全壓升提升和效率提升的葉表開槽結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的引氣槽通過抽吸壓力面的低能流體，降低了附面層厚度，提高了壓力面的氣流速度，增加了通道內(nèi)的通流能力；同時，從槽內(nèi)流出的氣流對葉片吸力面低速氣流具有一定吹除和激勵作用，抑制了葉片吸力面附面層分離，削弱了射流-尾跡結(jié)構(gòu)的強度，改善了葉片通道內(nèi)的流場。在某離心通風機葉輪上進行了數(shù)值研究，研究結(jié)果顯示，該結(jié)構(gòu)參數(shù)化的葉表開槽結(jié)構(gòu)獲得的全壓升改進量為3.4％，效率改進量為2.44％。

附圖說明

圖1為結(jié)構(gòu)參數(shù)化的葉表開槽結(jié)構(gòu)三維示意圖；

圖2為結(jié)構(gòu)參數(shù)化的葉表開槽結(jié)構(gòu)在葉片吸力面的示意圖；

圖3為結(jié)構(gòu)參數(shù)化的葉表開槽結(jié)構(gòu)在葉片壓力面的示意圖；

圖4為結(jié)構(gòu)參數(shù)化的葉表開槽結(jié)構(gòu)開槽位置在葉片頂部的示意圖。