技术领域
[0001] 本
发明涉及一种轴流风扇转子技术领域，更具体的说是涉及一种高效低噪轴流风扇转子及其在远程射雾器上的应用。
背景技术
[0002] 近年来全国各地雾霾频发，使人们对空气粉尘污染的治理愈发重视。远程射雾器借助被一种高效低噪轴流风扇转子
增压的风场，将雾化
水滴定向输送，可以有效降低空气中粉尘浓度，且成本低、效益高，因而广泛地应用于除尘降霾。此外，远程射雾器也可用于
农药喷洒、消防降温灭火等领域，因此，远程射雾器又被称为风送式喷雾降尘装置、风送式喷雾机、雾炮、射雾器、喷雾机等。
[0003] 轴流风扇是远程射雾器的核心部件，在一定的
电机功率限制下，风扇效率越高、出口气流流场
质量越好，对水雾的输运距离也越远。射雾距离是衡量远程射雾器性能的关键指标，因此一种高效低噪轴流风扇转子的性能优劣对远程射雾器性能至关重要。
[0004] 为了获得高性能的远程射雾器，在对轴流风扇转子进行
气动设计时，应同时满足：以较高效率实现设计要求的风量和全压；出口气流方向尽可能接近轴向。
[0005] 因此，如何提供一种高性能高效低噪轴流风扇转子并且将其在远程射雾器上应用是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
[0006] 有鉴于此，本发明提供了一种高效低噪轴流风扇转子及其在远程射雾器上应用的技术方案，
转子叶片叶型选用可控扩散叶型，转子叶片采用叶尖局部小前掠设计，能够提高风扇
失速裕度，同时一定程度上能够缩小体积，并且使并有效降低气动噪声；转子根部采用端弯设计，能够改善端区二次流动，降低流动损失，提高工作效率。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0008] 一种高效低噪轴流风扇转子，包括前锥帽，还包括转子叶片，所述前帽锥与所述转子叶片根部的进口
轮毂平滑衔接，所述转子叶片的进口轮毂半径为170-210mm；所述转子叶片叶型选用可控扩散叶型，采用叶尖小前掠设计；所述转子叶片叶尖采用的小前掠设计为叶片基元沿弦向移动形成掠，即所述转子叶片尖部距其根部80％-100％高度距离处形成前掠。
[0009] 优选的，在上述一种高效低噪轴流风扇转子中，所述转子叶片前缘曲线为三维空间曲线L，曲线L上A点所在展高处的径向矢量与通过A点的基元叶型弦线确定一个平面P，曲线L在平面P内的投影线在A点的切线与径向矢量之间的夹
角定义为A点的掠角；所述转子叶片尖部距其根部80％高度距离处形成的前掠角为9.5°、距其根部90％高度距离处形成的前掠角为21.3°、距其根部100％高度距离处形成的前掠角为27.1°。
[0010] 优选的，在上述一种高效低噪轴流风扇转子中，所述转子叶片根部采用端弯设计。
[0011] 优选的，在上述一种高效低噪轴流风扇转子中，所述转子叶片根部采用的端弯设计即根部叶型出口金属角为14.7°，5％叶高叶型出口金属角为12.7°，根部叶型距其根部5％高度距离处叶片出口金属角提高2°，所述金属角为转子叶片叶型
中弧线尾缘点切线与其轴线之间的夹角。
[0012] 优选的，在上述一种高效低噪轴流风扇转子中，转子叶片数为13片。
[0013] 优选的，在上述一种高效低噪轴流风扇转子中，所述前帽锥为半圆形。
[0014] 一种高效低噪轴流风扇转子的应用，应用于远程射雾器的轴流风扇上，包括风筒、
驱动器安装筒、位于所述驱动器安装筒内的驱动器、转子和静子叶片，其中所述静子叶片连接在所述风筒内壁与所述驱动器安装筒外壁上；所述转子的前锥帽安装在所述驱动器的
输出轴上；所述驱动器安装筒与所述风筒同轴线设置，所述风筒半径为380-420mm；远程射雾器的
轴流风机设计点转速为1450r/m，转子叶尖切线速度为60.74m/s；远程射雾器的轴流风扇设计点体积流量为40000m3/h，风扇出口全压达1000Pa，轴功率≤15kW。
[0015] 经由上述的技术方案可知，与
现有技术相比，本发明公开提供了一种高效低噪轴流风扇转子及其在远程射雾器上应用的技术方案，转子叶片叶型选用可控扩散叶型，转子叶片采用叶尖局部小前掠设计，能够提高风扇失速裕度，同时一定程度上能够缩小体积，并且使并有效降低气动噪声；转子根部采用端弯设计，能够改善端区二次流动，降低流动损失，提高工作效率；
[0016] 应用于远程射雾器的轴流风机时，远程射雾器的轴流风机设计点转速为1450r/m，转子叶尖切线速度为60.74m/s；风扇设计点体积流量为40000m3/h，风扇出口全压达1000Pa，轴功率≤15kW，达到了以往22KW轴功率才能得到的风机工作效率，以较高效率实现设计要求的风量和全压，出口气流方向尽可能接近轴向，得到高效率远程射雾器。
附图说明
[0017] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0018] 图1是本发明转子的转子叶片结构示意图；
[0019] 图2是转子应用于远程射雾器的轴流风扇上的结构示意图；
[0020] 图3是转子应用于远程射雾器的轴流风扇上的子午流道图；
[0021] 图4是远程射雾器的轴流风扇上静子叶片三维图；
[0022] 图5是远程射雾器的轴流风扇的转子和静子叶片配合状态下叶根截面叶型图；
[0023] 图6是远程射雾器的轴流风扇的转子和静子叶片配合状态下叶中截面叶型图；
[0024] 图7是远程射雾器的轴流风扇的转子和静子叶片配合状态下叶尖截面叶型图；
[0025] 图8转子叶片前掠角定义；
[0026] 图9叶片出口金属角定义。
[0027] 图中标注说明：
[0028] 1、风筒；2、驱动器；3、驱动器安装筒；4、前帽锥；5、转子叶片；6、静子叶片；11、前小圆；12、尾小圆；13、吸
力面；14、压力面；15、风机轴向；16、前掠角；17、扫掠截面；18、翼弦线；19、基准面。
具体实施方式
[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030] 本发明实施例公开了一种高效低噪轴流风扇转子及其在远程射雾器上的应用的技术方案，转子叶片叶型选用可控扩散叶型，转子叶片采用叶尖局部小前掠设计，能够提高风扇失速裕度，并有效降低气动噪声；转子根部采用端弯设计，能够改善端区二次流动，降低流动损失。
[0031] 一种高效低噪轴流风扇转子，包括前锥帽4，还包括转子叶片5，前帽锥4与转子叶片5根部的进口轮毂平滑衔接，转子叶片5的进口轮毂半径为170-210mm；转子叶片5叶型选用可控扩散叶型，采用叶尖小前掠设计；转子叶片5叶尖采用的小前掠设计为叶片基元沿弦向移动形成掠，即转子叶片5尖部距其根部80％-100％高度距离处形成前掠。
[0032] 前掠可以有效控制风扇转子通道内气流从根到尖的径向迁移流动，避免
边界层低能
流体在转子叶尖堆积，从而降低转子叶尖间隙处的损失，并降低叶尖气动噪声。
[0033] 为了进一步优化上述技术方案，转子叶片5前缘曲线为三维空间曲线L，曲线L上A点所在展高处的径向矢量与通过A点的基元叶型弦线确定一个平面P，曲线L在平面P内的投影线在A点的切线与径向矢量之间的夹角定义为A点的掠角；转子叶片5尖部距其根部80％高度距离处形成的前掠角为9.5°、距其根部90％高度距离处形成的前掠角为21.3°、距其根部100％高度距离处形成的前掠角为27.1°。
[0034] 为了进一步优化上述技术方案，各展高的掠角正负偏差≤0.5°。
[0035] 为了进一步优化上述技术方案，转子叶片5根部采用端弯设计。
[0036] 转子叶片5根部进行端弯处理，可以减轻根部负荷，降低近根部端壁的横向流动，减小二次流动损失。
[0037] 为了进一步优化上述技术方案，转子叶片5根部采用的端弯设计即根部叶型出口金属角为14.7°，5％叶高叶型出口金属角为12.7°，根部叶型比距其根部5％高度距离处叶片出口金属角提高2°，金属角为转子叶片5叶型中弧线尾缘点切线与其轴线之间的夹角。
[0038] 转子叶片5根部采用端弯设计，即根部叶型出口金属角β2m为14.7度，5％叶高叶型出口金属角β2m为12.7度，根部叶型比5％叶高叶片出口金属角提高2度，金属角β2m为叶型中弧线尾缘点切线与轴线之间的夹角。
[0039] 为了进一步优化上述技术方案，转子叶片5数为13片。
[0040] 为了进一步优化上述技术方案，静子叶片6数为8片。
[0041] 为了进一步优化上述技术方案，驱动器2可选择电机或
液压马达。
[0042] 本发明公开了一种高效低噪轴流风扇转子的应用，应用于远程射雾器的轴流风扇上，包括风筒1、驱动器安装筒3、位于驱动器安装筒内的驱动器2、转子和静子叶片6，其中静子叶片6连接在风筒1内壁与驱动器安装筒3外壁上；转子的前锥帽4安装在驱动器2的输出轴上；驱动器安装筒3与风筒1同轴线设置，风筒1半径为380-420mm；远程射雾器的轴流风机设计点转速为1450r/m，转子叶尖切线速度为60.74m/s；远程射雾器的轴流风扇设计点体积流量为40000m3/h，风扇出口全压达1000Pa，轴功率≤15kW；
[0043] 图2中箭头所示方向为流体流动方向。
[0044] 转子叶片5出口与静子叶片6进口；驱动器安装筒3与风筒1同轴线设置，风筒1半径为400mm，转子叶片5进口轮毂半径是190mm；
[0045] 转子叶片5叶型选用可控扩散叶型，采用叶尖小前掠设计。
[0046] 前帽锥4为半圆形，与转子叶片5根部进口轮毂平滑衔接。对于来流马赫数小于0.3的低速风扇而言，半圆形的前帽锥4，有助于在风扇进口，尤其是叶片根部产生良好的导流作用；前帽锥4与轮毂的平滑衔接，保证了根部气流不因固壁几何的不连续而产生流动的分离。
[0047] 为了进一步优化上述技术方案，转子叶片5叶尖采用的小前掠设计为叶片基元沿弦向移动形成掠，即转子叶片5尖部距其根部80％-100％高度距离处形成前掠，θ为叶型弯角；
[0048] 转子叶片5进口半径为0.289m、出口半径0.294m时，叶根、叶中及叶尖三个展高的叶型弦长分别为141.30mm、136.85mm和146.16mm，叶型弯角分别为32.62°、37.48°和35.76°，安装角分别为31.87°、44.84°和61.39°；静子叶片6进口半径为0.297m、出口半径
0.305m时，叶根、叶中和叶尖三个展高的叶型弦长分别为181.33mm、186.80mm和188.02mm，叶型弯角分别为48.08°、52.89°和59.32°，安装角分别为-20.36°、-11.71和-10.28°，其中安装角为叶型弦向和轴向的夹角。
[0049] 转子叶片5和静子叶片6叶中、叶根、叶尖截面的平面叶型如
说明书附图5-9所示，其中z为轴向坐标。
[0050] 图2所示，转子叶片5进口轮毂和风筒1半径分别为190mm和400mm，风扇转速为1450r/m，箭头所指方向为风向。
[0051] 图9所示，图中20为叶片进口截面
位置标号，图中21为叶片出口截面位置标号；
[0052] w1为叶片进口截面位置流动相对速度、w2为叶片出口截面位置流动相对速度；
[0053] β1为叶片进口截面进气角、β2为叶片出口截面出气角，即相对速度与轴向的夹角；
[0054] β1m为叶片几何进口角、β2m为叶片几何出口角，即叶片中弧线前缘切线、[0055] 尾缘切线与轴向夹角；
[0056] i＝β1-β1m为迎角；
[0057] δ＝β2-β2m为落后角；
[0058] Δβ＝β1-β2＝θ+i-δ为气动弯角；
[0059] βy为叶片安装角；
[0060] t为叶片栅距；
[0061] 为叶片稠度。
[0062] 气动设计方法采用航空
发动机风扇/
压气机设计中常用的
流线曲率法，造型采用任意中弧线造型方法。
[0063] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0064] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种
修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
