[發(fā)明專利]組合變形大傾角葉片

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010468623.7
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111503049A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 向兵
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳福世達動力科技有限公司
• 主分類號: F04D29/32
• 分類號: F04D29/32;F04D29/38
• 代理公司: 海口翔翔專利事務(wù)有限公司 46001
• 代理人: 莫臻

本發(fā)明公開了一種組合變形大傾角葉片，所述葉片在周向上具有反彎結(jié)構(gòu)，并且由葉根到葉尖，具有跟葉輪旋轉(zhuǎn)方向同向的大角度旋轉(zhuǎn)傾斜，在軸向上具有后掠結(jié)構(gòu)，在徑向上具有扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明通過在周向、軸向、徑向?qū)θ~片變形，有效減小了葉輪進口附近徑向流入葉輪工質(zhì)的攻角、促使部分工質(zhì)在葉輪內(nèi)部做向心斜流，可達到提升葉輪的流量、做功能力、工作效率和降低噪音的效果，提高了葉輪的綜合性能，不僅適用于風(fēng)扇、螺旋槳等開放式軸流葉輪，也可以用于構(gòu)建新型的向心斜流葉輪，具有較大的應(yīng)用推廣價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬流體機械領(lǐng)域，涉及一種葉輪的葉片，具體是一種組合變形大傾角葉片。

背景技術(shù)

葉輪機械是一種以連續(xù)旋轉(zhuǎn)葉片為本體，使能量在流體工質(zhì)與軸動力之間相互轉(zhuǎn)換的動力機械。按流體流動方向可分為軸流式、徑流式、混合式(斜流式)、組合式等。按照功能可分為原動機械，例如汽輪機、燃氣透平等(輸出功)；工作機械，比如水泵、風(fēng)機、壓氣機、螺旋槳等(耗功)。

葉輪通常是指裝有葉片的輪盤，是葉輪機械轉(zhuǎn)子的重要組成部分，工作時，葉輪做旋轉(zhuǎn)運動，葉片與流體(工質(zhì))接觸并與流體(工質(zhì))之間發(fā)生能量交換。葉輪在不同的應(yīng)用場合下，其結(jié)構(gòu)形狀、性能也有所差異，可分為不同的類型。比如，按工質(zhì)流動方向的不同，通常可分為軸流式、徑流(離心)式、斜流式。

現(xiàn)有的開放式軸流葉輪，比如風(fēng)扇、螺旋槳等，葉輪的整體效率通常較低，噪音較大，尤其是輪轂比較大的葉輪，葉尖附近線速度較大，做功能力較強，葉根附近線速度低，做功能力較弱，導(dǎo)致葉輪出口總壓在徑向分布不均勻，進而限制了葉輪流量和做功能力。葉片是葉輪的關(guān)鍵部分，葉片的設(shè)計是否合理、是否與工質(zhì)流動相適應(yīng)，直接影響葉輪的流量、工作效率、噪音等性能指標，現(xiàn)有的開放式軸流葉輪性能表現(xiàn)不佳主要與葉片設(shè)計有關(guān)。

目前，軸流葉輪的葉片設(shè)計通常采用基元級、平面葉柵和葉型等分析方法，并通過流體動力學(xué)理論計算、數(shù)值模擬、實驗等方法來優(yōu)化葉片設(shè)計。人們發(fā)現(xiàn)，在某些應(yīng)用場景中，通過對葉片進行適當(dāng)?shù)淖冃慰梢蕴岣呷~輪的性能，葉片周向變形稱為彎，軸向變形稱為掠。彎形葉片在靜葉中得到較廣泛應(yīng)用，而掠形葉片設(shè)計在動葉特別是風(fēng)扇中得到推廣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的主要是針對現(xiàn)有開放式軸流葉輪性能的不足而提供一種組合變形大傾角葉片，這種葉片在周向、軸向和徑向幾個維度，具有反彎、傾斜旋轉(zhuǎn)、后掠、扭轉(zhuǎn)等變形，由于對葉片進行了兩個以上維度變形，因此稱為組合變形；由于葉片變形后，在周向傾斜的角度較大，因此稱為大傾角葉片。通過對葉片進行合理的組合變形，并設(shè)置合理的參數(shù)，可有效改善葉片的特性，進而起到有效減小徑向流入葉輪工質(zhì)的攻角、提高徑向流入葉輪工質(zhì)的流動效率、促使部分工質(zhì)在葉輪內(nèi)部做向心斜流的效果，達到提升葉輪的流量、做功能力、工作效率和降低噪音，提高葉輪綜合性能的目的。

葉片可以看成是由很多葉片基元截面從葉根到葉尖積迭而成的三維實體，葉片基元截面的重心可連成一條曲線，稱為積迭線，如果對葉片未做變形，積迭線通常是一條徑向直線，即所有的葉片基元截面重心在徑向是重合的。如果對葉片進行了變形，積迭線也會彎曲變形。為了描述方便，將積迭線分別投影到葉輪的端面(與葉輪軸垂直的平面)和子午面，積迭線在端面的投影線可以較清晰地反映葉片在周向的變形情況，同理，積迭線在子午面的投影線可以較清晰地反映葉片在軸向的變形情況。

葉片基元截面的重心在周向發(fā)生位移稱為彎，在軸向發(fā)生位移稱為掠。目前，彎和掠的形狀基本上都是“C”狀弧形，相應(yīng)的，葉片積迭線在端面和子午面的投影線都是“C”狀弧形曲線。對彎而言，當(dāng)葉片積迭線端面投影線“C”形凸出的方向與葉輪旋轉(zhuǎn)的方向相同時稱為正彎，與葉輪旋轉(zhuǎn)的方向相反時，稱為反彎；對掠而言，當(dāng)葉片積迭線子午面投影線“C”形凸出的方向朝著葉輪進口(來流)方向時稱為后掠，朝著葉輪出口方向時稱為前掠。

下面詳細描述本發(fā)明采用的技術(shù)方案：