[發明專利]一種周向不均勻、展向拱型穿孔降噪葉片

在審

• 申請號: 202211699047.2
• 申請日: 2022-12-28
• 公開（公告）號: CN116221174A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 肖友洪;盧華兵;原野;楊光輝;許順利;閆瑩
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F04D29/30
• 分類號: F04D29/30;F04D29/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明的目的在于提供一種周向不均勻、展向拱型穿孔降噪葉片，包括葉片體，所述葉片體包括前緣、尾緣、壓力面、吸力面，葉片體的前緣一側設置一列拱型穿孔，由壓力面順著氣流方向傾斜至吸力面，葉片體的后緣一側設置三列拱型穿孔，由吸力面順著氣流方向傾斜至壓力面。本發明周向葉片的不均勻穿孔設計使得每個葉片表面的流動情況不同，葉片尾跡強度也不同，不僅改變了不同葉片表面的聲源相位，也改變了不同葉片和蝸舌的干涉聲源相位，使得所有周向葉片表面和蝸舌聲源在遠場的聲強疊加降低，直接降低遠場的壓氣機噪聲。

技術領域

本發明涉及的是一種葉片，具體地說是離心壓氣機的圓弧型葉片。

背景技術

離心壓氣機因其同轉速和流量下，比功傳輸能力更高的優點廣泛應用于工業和民用領域，但其氣動噪聲問題同樣日漸突出。離心壓氣機葉片的尾跡周期性地沖擊蝸殼，在葉片和蝸舌表面產生周期性和隨機性的非定常力，不僅導致設備產生大幅振動，還會產生強烈的氣動噪聲。

葉片穿孔設計是降低葉片氣動噪聲的一種有效方式，葉片穿孔在葉片前緣或者尾緣布置多排穿孔，抑制葉片表面的流動分離，使得流動分離點向后移動，減弱尾跡湍流強度，從而降低噪聲輻射強度。然而，這些穿孔在葉片展向(展向如圖1所示)方向往往是直線排列的，然后實際葉片的展向壓力等值線分布并不均勻，壓力等值線在展向呈現出拱型，如圖1所示。直線排列的穿孔設計沒有考慮到葉片展向壓力分布不均勻的問題，對葉片不同展向的分離流動的抑制不夠精準。

此外，由于蝸殼的存在，每個葉片表面的壓力分布并不一致，即周向壓力不均勻，每個葉片的穿孔設計一致不能最大化地降低離心壓氣機的噪聲。如圖2所示，葉片1最靠近蝸舌11，其尾緣14離蝸殼12的距離最小，流體被擠壓的空間最小，相應其葉片的高壓區域越大。隨著葉片編號的不斷增大，葉片尾緣離蝸殼壁面距離的不斷增大，通流區域的面積不斷增大，流體的壓力降低，高壓區域明顯變小。因此，編號越低的葉片在尾緣的渦旋分離區域越大，分離點越靠近葉片前緣13。所以，每個葉片一樣的穿孔設計不是降低噪聲的最優方案。

發明內容

本發明的目的在于提供能進一步降低氣動噪聲的一種周向不均勻、展向拱型穿孔降噪葉片。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種周向不均勻、展向拱型穿孔降噪葉片，其特征是：包括葉片體，所述葉片體包括前緣、尾緣、壓力面、吸力面，葉片體的前緣一側設置一列拱型穿孔，由壓力面順著氣流方向傾斜至吸力面，葉片體的后緣一側設置三列拱型穿孔，由吸力面順著氣流方向傾斜至壓力面。

本發明還可以包括：

1、葉片體上的穿孔面積占葉片體的1％-2％。

2、葉片體前緣穿孔位置位于流動分離點之前，穿孔直徑為2-4mm，從上端蓋至下端蓋的穿孔間距均勻分布。

3、葉片體第一排尾緣穿孔位置位于葉片壓力面漩渦產生之前，三列穿孔間隔均勻，每列穿孔相距為葉片弦長C的8％-10％，穿孔直徑為2-4mm，從上端蓋至下端蓋的穿孔間距均勻分布。

4、葉片體前緣穿孔偏轉角和尾緣穿孔偏轉角方向相反，且前緣穿孔偏轉角小于尾緣穿孔偏轉角，偏轉角范圍為30°-60°。

5、葉片穿孔周向型線表達式為：

式中，R為葉片體前緣離圓心的距離，C為葉片弦長，t為變量，取值0-1，a和b為可變參量，對于葉片體前緣穿孔周向型線，a取0.20-0.24，b取0.68-0.86；對于葉片體尾緣第一排穿孔周向型線，a取0.65-0.75，b取0.05-0.19。

6、葉片穿孔展向型線表達式為：