本發(fā)明屬于風(fēng)機(jī)降噪，具體涉及一種高效降噪的軸流式風(fēng)機(jī)及其工作方法。

背景技術(shù)：

1、軸流風(fēng)機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成流體能量的一種從動流體機(jī)械。長期以來，軸流風(fēng)機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單、風(fēng)量大、體積小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風(fēng)以及排塵和冷卻過程中。然而軸流式風(fēng)機(jī)的噪聲抑制一直是個難題，風(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的氣動噪聲是其主要的來源。此類噪聲嚴(yán)重影響周遭環(huán)境。長期暴露在噪音環(huán)境下會對人體健康造成嚴(yán)重危害，如引起聽力損失，誘發(fā)心血管疾病等。

2、軸流式風(fēng)機(jī)的噪聲產(chǎn)生主要源于氣流流動時的各種分離渦流，這些渦流主要包括：葉片前緣與具有一定湍流度的氣流相互作用時產(chǎn)生的來流湍流噪聲，葉片表面湍流附面層(湍流邊界層)在葉片尾緣脫落產(chǎn)生的脫體旋渦噪聲，以及葉片頂部產(chǎn)生的由凹面流向凸面的二次流被主氣流帶走形成的頂渦流噪聲。為了降低軸流風(fēng)機(jī)的噪聲，研究人員采取了諸多措施，如采用消聲器、使用隔離罩、對葉片進(jìn)行改型處理，但降噪效果因環(huán)境而異，為了獲得更理想的降噪效果，需要對軸流風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種高效降噪的軸流式風(fēng)機(jī)及其工作方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明一種高效降噪的軸流式風(fēng)機(jī)，包括風(fēng)機(jī)殼、防護(hù)網(wǎng)組件、輪轂和葉片。所述風(fēng)機(jī)殼為圓筒形，且風(fēng)機(jī)殼的底部固定有支架組件；輪轂位于風(fēng)機(jī)殼內(nèi)，與風(fēng)機(jī)殼同軸布置，并由電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，且電機(jī)由控制器控制；所述輪轂上固定有沿周向均布的多個葉片，葉片的前緣開設(shè)有等距布置的多個狹縫，后緣中部開設(shè)有多個鋸齒，且狹縫和鋸齒均貫穿葉片；所述風(fēng)機(jī)殼的入口固定有防護(hù)網(wǎng)組件，風(fēng)機(jī)殼上與葉片旋轉(zhuǎn)圓周面對齊的位置處開設(shè)有沿周向等距布置的多個孔組，孔組由沿周向等距布置的多個圓孔組成；圓孔貫穿風(fēng)機(jī)殼。

4、優(yōu)選地，所述支架組件由對稱且間距布置的風(fēng)機(jī)支架一和風(fēng)機(jī)支架二組成，風(fēng)機(jī)支架一和風(fēng)機(jī)支架二均固定于風(fēng)機(jī)殼的底部。

5、優(yōu)選地，所述電機(jī)的殼體固定于水平設(shè)置的電機(jī)支座一上，電機(jī)支座一的兩端均與風(fēng)機(jī)殼的內(nèi)壁固定，豎直設(shè)置的電機(jī)支座二的上端和下端分別與電機(jī)支座一的中心位置和風(fēng)機(jī)殼的內(nèi)壁固定。

6、優(yōu)選地，所述防護(hù)網(wǎng)組件由防護(hù)網(wǎng)一和防護(hù)網(wǎng)二組成，且防護(hù)網(wǎng)一和防護(hù)網(wǎng)二均呈圓形，并均與風(fēng)機(jī)殼同軸布置，防護(hù)網(wǎng)一的外沿與風(fēng)機(jī)殼的內(nèi)壁固定，防護(hù)網(wǎng)二固定于防護(hù)網(wǎng)一上。

7、更優(yōu)選地，所述防護(hù)網(wǎng)一由等距布置的多個豎直防護(hù)桿組成，豎直防護(hù)桿的兩端均與風(fēng)機(jī)殼的內(nèi)壁固定，防護(hù)網(wǎng)二由呈同心圓狀布置的多個圓形防護(hù)桿組成，各圓形防護(hù)桿與自身圓周覆蓋位置的各豎直防護(hù)桿的圓柱面均固定。

8、優(yōu)選地，所述輪轂上開設(shè)有呈同心圓狀布置的多個環(huán)形凹槽。

9、優(yōu)選地，所述葉片前緣和后緣的葉尖位置處均進(jìn)行倒圓角處理。

10、本發(fā)明一種高效降噪的軸流式風(fēng)機(jī)的工作方法，具體如下：

11、控制器控制電機(jī)驅(qū)動輪轂帶動各葉片旋轉(zhuǎn)，將氣體從風(fēng)機(jī)殼的入口吸入，并從出口排出；各葉片旋轉(zhuǎn)過程中，每個狹縫兩端處的來流湍流分別相互作用，產(chǎn)生兩個聲源，設(shè)計fh/u＝(2n-1)/2，其中，n為一個正整數(shù)，f為聲源頻率，u為聲速，兩個聲源傳播時波長差為h，則兩個聲源的相位差2πfh/u為π的奇數(shù)倍，使得兩個聲源發(fā)生相位干涉和破壞，相互抵消，從而使得葉片前緣處產(chǎn)生的來流湍流噪聲降低；此外，葉片葉尖與風(fēng)機(jī)殼的間隙中形成的葉尖間隙渦在流動時與狹縫相互作用被削弱，進(jìn)而使得由葉尖間隙渦引起的流量損失和噪聲降低；同時葉片后緣開設(shè)的鋸齒使得沿鋸齒邊湍流渦流的對流速度降低，減弱聲散射，從而使得湍流邊界層在葉片后緣產(chǎn)生的噪聲降低，而且?guī)т忼X的葉片后緣通過強(qiáng)化湍流混合將大尺度渦旋分裂為小尺度渦旋，改善渦旋的展向分布，降低尾跡渦的展向維數(shù)，使得尾跡渦分布更加均勻，進(jìn)一步使得葉片后緣的噪聲降低；另外，各葉片旋轉(zhuǎn)過程中，由于風(fēng)機(jī)殼上與各葉片旋轉(zhuǎn)圓周面對齊的位置處開設(shè)有孔組，各葉片后緣處葉尖與風(fēng)機(jī)殼的間隙中產(chǎn)生壓差，該壓差破壞了位于葉片后緣處葉尖與風(fēng)機(jī)殼的間隙中形成的二次流，使得由葉尖間隙渦引起的流量損失和噪聲進(jìn)一步降低。

12、本發(fā)明具有以下有益效果：

13、本發(fā)明工作時能夠?qū)崿F(xiàn)高效降噪功能。具體地，本發(fā)明通過在葉片前緣開設(shè)狹縫，來流湍流在狹縫兩端處的兩個聲源發(fā)生相位干涉，相互抵消，降低葉片前緣處來流湍流噪聲，此外，葉尖間隙渦在流動時與狹縫相互作用而被削弱；進(jìn)一步，本發(fā)明通過在葉片后緣開設(shè)鋸齒，使得沿鋸齒邊湍流渦流的對流速度降低，進(jìn)而達(dá)到減弱聲散射的效果，降低了葉片后緣的噪聲；另外，本發(fā)明通過在風(fēng)機(jī)殼上與各葉片旋轉(zhuǎn)圓周面對齊的位置處開設(shè)孔組，以葉片尾緣處葉尖與風(fēng)機(jī)殼的間隙中壓差作為驅(qū)動力，破壞位于葉片尾緣處葉尖與風(fēng)機(jī)殼的間隙中形成的二次流，進(jìn)一步降低了由葉尖間隙渦引起的流量損失和噪聲問題，在改善風(fēng)機(jī)氣動聲學(xué)性能的同時，不會使風(fēng)機(jī)的空氣動力學(xué)性能下降。

技術(shù)特征：

1.一種高效降噪的軸流式風(fēng)機(jī)，包括風(fēng)機(jī)殼、防護(hù)網(wǎng)組件、輪轂和葉片，風(fēng)機(jī)殼為圓筒形，且風(fēng)機(jī)殼的底部固定有支架組件，輪轂位于風(fēng)機(jī)殼內(nèi)，與風(fēng)機(jī)殼同軸布置，并由電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，且電機(jī)由控制器控制，輪轂上固定有沿周向均布的多個葉片，風(fēng)機(jī)殼的入口固定有防護(hù)網(wǎng)組件，其特征在于：所述葉片的前緣開設(shè)有等距布置的多個狹縫，后緣中部開設(shè)有多個鋸齒，且狹縫和鋸齒均貫穿葉片；所述風(fēng)機(jī)殼上與葉片旋轉(zhuǎn)圓周面對齊的位置處開設(shè)有沿周向等距布置的多個孔組，孔組由沿周向等距布置的多個圓孔組成；圓孔貫穿風(fēng)機(jī)殼。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效降噪的軸流式風(fēng)機(jī)，其特征在于：所述支架組件由對稱且間距布置的風(fēng)機(jī)支架一和風(fēng)機(jī)支架二組成，風(fēng)機(jī)支架一和風(fēng)機(jī)支架二均固定于風(fēng)機(jī)殼的底部。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效降噪的軸流式風(fēng)機(jī)，其特征在于：所述電機(jī)的殼體固定于水平設(shè)置的電機(jī)支座一上，電機(jī)支座一的兩端均與風(fēng)機(jī)殼的內(nèi)壁固定，豎直設(shè)置的電機(jī)支座二的上端和下端分別與電機(jī)支座一的中心位置和風(fēng)機(jī)殼的內(nèi)壁固定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效降噪的軸流式風(fēng)機(jī)，其特征在于：所述防護(hù)網(wǎng)組件由防護(hù)網(wǎng)一和防護(hù)網(wǎng)二組成，且防護(hù)網(wǎng)一和防護(hù)網(wǎng)二均呈圓形，并均與風(fēng)機(jī)殼同軸布置，防護(hù)網(wǎng)一的外沿與風(fēng)機(jī)殼的內(nèi)壁固定，防護(hù)網(wǎng)二固定于防護(hù)網(wǎng)一上。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高效降噪的軸流式風(fēng)機(jī)，其特征在于：所述防護(hù)網(wǎng)一由等距布置的多個豎直防護(hù)桿組成，豎直防護(hù)桿的兩端均與風(fēng)機(jī)殼的內(nèi)壁固定，防護(hù)網(wǎng)二由呈同心圓狀布置的多個圓形防護(hù)桿組成，各圓形防護(hù)桿與自身圓周覆蓋位置的各豎直防護(hù)桿的圓柱面均固定。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效降噪的軸流式風(fēng)機(jī)，其特征在于：所述輪轂上開設(shè)有呈同心圓狀布置的多個環(huán)形凹槽。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效降噪的軸流式風(fēng)機(jī)，其特征在于：所述葉片前緣和后緣的葉尖位置處均進(jìn)行倒圓角處理。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的一種高效降噪的軸流式風(fēng)機(jī)的工作方法，其特征在于：具體如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高效降噪的軸流式風(fēng)機(jī)及其工作方法。本發(fā)明中葉片的前緣開設(shè)有等距布置的多個狹縫，后緣中部開設(shè)有多個鋸齒，且狹縫和鋸齒均貫穿葉片，風(fēng)機(jī)殼上與葉片旋轉(zhuǎn)圓周面對齊的位置處開設(shè)有沿周向等距布置的多個孔組，孔組由沿周向等距布置的多個圓孔組成。本發(fā)明工作時能夠?qū)崿F(xiàn)高效降噪功能，本發(fā)明通過在葉片前緣開設(shè)狹縫，降低了葉片前緣處產(chǎn)生的來流湍流噪聲，并降低了由葉尖間隙渦引起的流量損失和噪聲，通過在葉片后緣開設(shè)鋸齒，降低了葉片后緣處產(chǎn)生的噪聲，并通過在風(fēng)機(jī)殼上與各葉片旋轉(zhuǎn)圓周面對齊的位置處開設(shè)孔組，進(jìn)一步降低了由葉尖間隙渦引起的流量損失和噪聲問題。

技術(shù)研發(fā)人員：魏義坤,蘭江,王政道,楊徽,張煒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9