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一种后倾式 风机的轮盖型线结构及其减阻设计方法

阅读：1013发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种后倾式风机的轮盖型线结构及其减阻设计方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种后倾式风机的轮盖型线结构及其减阻设计方法，后倾式风机的轮盖型线结构包括底盘、及环形均布于底盘上的若干叶片，所述若干叶片上设置有轮盖，轮盖包括进气侧a和出气侧b构成，进气侧a和出气侧b之间的腰c呈弧形。本发明通过上述结构的改良，c为轮盖型线最大厚度，厚度a和厚度b为轮盖型线最小厚度，有效的减小流体质点在轮盖上表面运动过程的压差阻力和黏性阻力，提高后倾式风机的气动性能，具有结构简单合理、制造成本低、易生产、易实现且安全可靠，实用性强。，下面是一种后倾式风机的轮盖型线结构及其减阻设计方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种后倾式风机的轮盖型线结构，包括底盘(1)、及环形均布于底盘(1)上的若干叶片(2)，其特征在于：所述若干叶片(2)上设置有轮盖(3)，轮盖(3)包括进气侧a和出气侧b构成，进气侧a和出气侧b之间的腰c呈弧形。
2.根据权利要求1所述的后倾式风机的轮盖型线结构，其特征在于：所述轮盖(3)弦长为L。
3.根据权利要求1所述的后倾式风机的轮盖型线结构，其特征在于：所述c>b或c>a，同时a＝b。
4.根据权利要求2所述的后倾式风机的轮盖型线结构，其特征在于：所述c-a>1mm，同时c-b>1mm。
5.根据权利要求4所述的后倾式风机的轮盖型线结构，其特征在于：所述c的位置设置于L/2-0.15L和/或L/2+0.15L上。
6.根据权利要求1所述的后倾式风机的轮盖型线结构，其特征在于：所述轮盖(3)截面呈梯形、多边形或异形设置。
7.根据权利要求6所述的后倾式风机的轮盖型线结构，其特征在于：所述轮盖(3)外侧设置有圆环形的加强筋(3.1)。
8.一种后倾式风机的轮盖型线结构的减阻设计方法，包括权利要求1-7任一项所述的后倾式风机的轮盖型线结构，其特征在于：所述质点在轮盖(3)上表面中运动受到的阻力包括压差阻力和黏性阻力，所述压差阻力和黏性阻力分别把轮盖(3)型线上表面的厚度设计成中部附近腰c大于两侧进气侧a和出气侧b厚度，减少压差阻力、黏性阻力的效果。
9.根据权利要求8所述的后倾式风机的轮盖型线结构的减阻设计方法，其特征在于：所述轮盖(3)上表面为相对低压区和涡流区域，总压最低点存在于轮盖(3)与导流圈(4)的缝隙区域，所述的缝隙区域为高压流体的涡流区域；所述轮盖(3)的流体质点的运动轨迹紧贴着壁面中部附近区域、且存在分离。
10.根据权利要求9所述的后倾式风机的轮盖型线结构的减阻设计方法，其特征在于：
所述的流体质点一部分返回叶轮出口处、且跟随主气流从风道出口流出，另一部分流体质点通过轮盖(3)与导流圈(4)的缝隙泄露回到叶轮进口处。

说明书全文

一种后倾式风机的轮盖型线结构及其减阻设计方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种后倾式风机，特别涉及一种后倾式风机的轮盖型线结构及其减阻设计方法。

背景技术

[0002] 离心通风机叶轮旋转时，对叶轮前盖板的厚度有一定的要求。叶轮旋转的转速越高，同等叶轮直径同等厚度叶轮前盖板，厚度越小，则前盖板越容易变形，造成叶轮损坏。中国专利文献号CN207879687U于2018年9月18日公开了一种具有轮盖加强结构的离心风机叶轮，具体公开了包括轮盘、轮盖、轮毂和叶片，轮盘与轮盖为满焊连接，叶片与轮毂一体连接，叶片沿叶轮转动方向圆周均布；轮盖外侧设有圆环形的加强筋；加强筋位于叶轮额定转速工作时轮盖最大应力及最大变形的位置，其内径与叶轮额定转速工作时的轮盖最大应力处外径一致。但该具有轮盖加强结构的离心风机叶轮只对轮盖外侧设有圆环形的加强筋，并不能有效减少轮盖上表面运动过程的压差阻力和黏性阻力。

[0003] 因此，有必要做进一步改进。

发明内容

[0004] 本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、制造成本低、易生产、易实现且安全可靠，有效的减小流体质点在轮盖上表面运动过程的压差阻力和黏性阻力，提高后倾式风机的气动性能的后倾式风机的轮盖型线结构及其减阻设计方法，以克服现有技术中的不足之处。

[0005] 按此目的设计的一种后倾式风机的轮盖型线结构，包括底盘、及环形均布于底盘上的若干叶片，其特征在于：所述若干叶片上设置有轮盖，轮盖包括进气侧a和出气侧b构成，进气侧a和出气侧b之间的腰c呈弧形。

[0006] 所述轮盖弦长为L。

[0007] 所述c>b或c>a，同时a＝b。

[0008] 所述c-a>1mm，同时c-b>1mm。

[0009] 所述c的位置设置于L/2-0.1.5L和/或L/2+0.1.5L上。

[0010] 所述轮盖截面呈梯形、多边形或异形设置。

[0011] 所述轮盖外侧设置有圆环形的加强筋。

[0012] 按此目的设计的一种后倾式风机的轮盖型线结构的减阻设计方法，所述质点在轮盖上表面中运动受到的阻力包括压差阻力和黏性阻力，所述压差阻力和黏性阻力分别把轮盖型线上表面的厚度设计成中部附近腰c大于两侧进气侧a 和出气侧b厚度，减少压差阻力、黏性阻力的效果。

[0013] 所述轮盖上表面为相对低压区和涡流区域，总压最低点存在于轮盖与导流圈的缝隙区域，所述的缝隙区域为高压流体的涡流区域；所述的轮盖的流体质点的运动轨迹紧贴着壁面中部附近区域、且存在分离。

[0014] 所述的流体质点一部分返回叶轮出口处、且跟随主气流从风道出口流出，另一部分流体质点通过轮盖与导流圈的缝隙泄露回到叶轮进口处。

[0015] 本发明通过上述结构的改良，流体质点在轮盖上表面中运动受到的阻力主要包括压差阻力和黏性阻力；一方面，从压差阻力的角度看，把轮盖型线上表面的厚度设计成中部附近厚度c最大，两侧厚度a和b最小，能有效的减少流体质点在轮盖上表面运动过程中的逆压梯度，减少压差阻力；

[0016] 另一方面，从黏性阻力的角度看，相对于其他厚度设计方法，把轮盖型线上表面的厚度设计成中部附近厚度c最大，两侧厚度a和b最小，流场在轮盖型线上表面能形成较为稳定的二次涡，产生了类似机械中“滚动轴承”的作用，即达到了减小黏性阻力的效果。

[0017] 综合而言，其具有结构简单合理、制造成本低、易生产、易实现且安全可靠，有效的减小流体质点在轮盖上表面运动过程的压差阻力和黏性阻力，提高后倾式风机的气动性能等特点，实用性强。附图说明

[0018] 图1为本发明一实施例的装配结构示意图(立体)。

[0019] 图2为本发明一实施例的装配结构示意图(主视)。

[0020] 图3为本发明一实施例的轮盖结构示意图。

[0021] 图4和图5为本发明一实施例的子午截面x＝0时后倾式风机总压云图。

[0022] 图6和图7为本发明一实施例的子午截面x＝0时后倾式风机速度云图。

[0023] 图8和图9为本发明一实施例的轮盖部位的速度流场局部放大图。

[0024] 图10-图17分别为本发明一实施例的流体仿真图。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

[0026] 参见图1-图3，本后倾式风机的轮盖型线结构，包括底盘1、及环形均布于底盘1上的若干叶片2，若干叶片2上设置有轮盖3，轮盖3包括进气侧a 和出气侧b构成，进气侧a和出气侧b之间的腰c呈弧形。其具有结构简单合理、制造成本低、易生产、易实现且安全可靠，有效的减小流体质点在轮盖上表面运动过程的压差阻力和黏性阻力，提高后倾式风机的气动性能等特点，实用性强。

[0027] 进一步说，轮盖3弦长为L。

[0028] 进一步说，c>b或c>a，同时a＝b。

[0029] 进一步说，c-a>1mm，同时c-b>1mm。

[0030] 进一步说，c的位置设置于L/2-0.1.5L和/或L/2+0.1.5L上。

[0031] 进一步说，轮盖3截面呈梯形、多边形或异形设置,

[0032] 进一步说，轮盖3外侧设置有圆环形的加强筋3.1,可避免与空气产生直接碰撞，从而可降低风阻。

[0033] 参见图4-5，轮盖3整个上表面为相对低压区，总压最低点存在于轮盖3 与导流圈4的缝隙区域。因此，轮盖3整个上表面为涡流区域，轮盖3与导流圈4的缝隙区域为高压流体的泄露区域，流体质点的运动轨迹。

[0034] 参见图6-9，流体质点的运动轨迹在紧贴着轮盖3上表面的壁面中部附近区域存在分离，一部分流体质点返回叶轮出口处，跟随主气流从风道出口流出；另一部分流体质点则通过轮盖3与导流圈4的缝隙泄露回到叶轮进口处。

[0035] 进一步说，上述质点在轮盖3上表面中运动受到的阻力包括压差阻力和黏性阻力，所述压差阻力和黏性阻力分别把轮盖3型线上表面的厚度设计成中部附近腰c大于两侧进气侧a和出气侧b厚度，减少压差阻力、黏性阻力的效果。

[0036] 进一步说，轮盖3上表面为相对低压区和涡流区域，总压最低点存在于轮盖3与导流圈4的缝隙区域，所述的缝隙区域为高压流体的涡流区域；所述轮盖3的流体质点的运动轨迹紧贴着壁面中部附近区域、且存在分离。

[0037] 进一步说，流体质点一部分返回叶轮出口处、且跟随主气流从风道出口流出，另一部分流体质点通过轮盖3与导流圈4的缝隙泄露回到叶轮进口处。

[0038] 其减阻原理：

[0039] 由上一小节分析可知，轮盖3型线上表面区域必然会产生涡流，而且紧贴着轮盖3型线上表面的壁面处流体质点的运动轨迹必然由轮盖型线中部附近往两端分离。由于是必然存在，在于降低流体质点在轮盖3上表面壁面处分离过程的阻力。

[0040] 流体质点在轮盖3上表面中运动受到的阻力主要包括压差阻力和黏性阻力。

[0041] 一方面，从压差阻力的角度看，把轮盖3型线上表面的厚度设计成中部附近厚度c最大，两侧厚度a和b最小，能有效的减少流体质点在轮盖3上表面运动过程中的逆压梯度，减少压差阻力；

[0042] 另一方面，从黏性阻力的角度看，相对于其他厚度设计方法，把轮盖3型线上表面的厚度设计成中部附近厚度c最大，两侧厚度a和b最小，流场在轮盖3型线上表面能形成较为稳定的二次涡，产生了类似机械中“滚动轴承”的作用，即达到了减小黏性阻力的效果。

[0043] 因此，本后倾式风机的轮盖3型线设计方法，能有效的减小流体质点在轮盖3上表面运动过程的压差阻力和黏性阻力，提高后倾式风机的气动性能。

[0044] 上述为本发明的优选方案，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

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