高速電力機(jī)車?yán)鋮s系統(tǒng)用低噪軸流風(fēng)機(jī)葉輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高速電力機(jī)車?yán)鋮s系統(tǒng)用低噪軸流風(fēng)機(jī)葉輪，包括輪轂和葉片，葉片上開有多個(gè)降噪孔，降噪孔為通孔，且降噪孔的軸線與輪轂的軸線平行，降噪孔的密度從葉片根部到葉片外緣逐漸遞減；葉片采用防振合金材料制成；降噪孔的開孔系數(shù)ε為0.08～0.09。本發(fā)明通過在葉片上開有降噪孔，使風(fēng)機(jī)葉輪的噪音降低，并且葉片采用防振合金材料，減小了風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)，同時(shí)此種防振合金材料還具有吸聲的作用，進(jìn)一步降低了噪聲，本發(fā)明所述的高速電力機(jī)車?yán)鋮s系統(tǒng)用低噪軸流風(fēng)機(jī)葉輪具有噪聲低、振動(dòng)小且效率高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】高速電力機(jī)車?yán)鋮s系統(tǒng)用低噪軸流風(fēng)機(jī)葉輪

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及冷卻系統(tǒng)通風(fēng)冷卻【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種高速電力機(jī)車?yán)鋮s系統(tǒng)用低噪軸流風(fēng)機(jī)葉輪。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著中國(guó)鐵路技術(shù)的發(fā)展，高速電力機(jī)車運(yùn)行速度隨之提高，機(jī)車牽引力要求越來越大，伴隨而來的問題是機(jī)車用電子器件功率密度越來越高，其工作時(shí)耗散的熱量越來越多，對(duì)機(jī)車?yán)鋮s系統(tǒng)的要求也越來越苛刻，減振、降噪、高效三個(gè)指標(biāo)是重中之重，迫切需要一種高速電力機(jī)車?yán)鋮s系統(tǒng)用噪聲低、振動(dòng)小、高效率的軸流風(fēng)機(jī)葉輪。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中高速電力機(jī)車?yán)鋮s系統(tǒng)用軸流風(fēng)機(jī)葉輪噪聲高、振動(dòng)大、效率低的問題，而研制一種噪聲低、振動(dòng)小的高效率軸流風(fēng)機(jī)葉輪。本發(fā)明采用在葉片上開有降噪孔使部分氣流自葉片的工作面流向葉片的非工作面，使非工作面邊界層發(fā)生改變，減小葉片分離區(qū)域大小和紊流強(qiáng)度，達(dá)到降低噪聲的效果；降噪孔的密度從葉片根部到葉片外緣逐漸遞減，進(jìn)一步改善葉片的流場(chǎng)的紊流程度；采用減振吸聲、機(jī)械性能好、耐腐蝕的防振合金材料制成，使軸流風(fēng)機(jī)葉輪振動(dòng)小，且進(jìn)一步降低噪聲。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)手段如下:
[0005]一種高速電力機(jī)車?yán)鋮s系統(tǒng)用低噪軸流風(fēng)機(jī)葉輪，具有輪轂和葉片；其特征在于:所述葉片上開有多個(gè)降噪孔，所述降噪孔為通孔，降噪孔的軸線與所述輪轂的軸線平行；所述葉片具有葉片根部和葉片外緣，所述降噪孔的密度從葉片根部到葉片外緣逐漸遞減；所述葉片采用防振合金材料制成。葉片上的降噪孔可使部分氣流自葉片的工作面流向葉片的非工作面，使非工作面邊界層內(nèi)的流體速度分布得到改變，達(dá)到降噪的效果。對(duì)軸流風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)仿真分析發(fā)現(xiàn)，軸流葉輪葉片根部流場(chǎng)的紊流程度遠(yuǎn)大于葉片外緣流場(chǎng)的紊流程度，紊流程度從葉片根部到葉片外緣呈現(xiàn)遞降的趨勢(shì)，而流場(chǎng)強(qiáng)烈的紊流會(huì)使升力呈現(xiàn)強(qiáng)烈的不穩(wěn)定性，進(jìn)而導(dǎo)致葉輪的噪聲增加，本發(fā)明針對(duì)這一現(xiàn)象，設(shè)計(jì)降噪孔的密度從葉片根部到葉片外緣逐漸遞減，以進(jìn)一步優(yōu)化葉片流場(chǎng)的紊流程度，進(jìn)一步降低葉片的噪聲。防振合金材料具有優(yōu)異的減振性能、機(jī)械性能和較強(qiáng)的耐腐蝕性。
[0006]進(jìn)一步地，所述葉片上降噪孔的開孔系數(shù)ε為0.08?0.09。
[0007]進(jìn)一步地，所述降噪孔的半徑為2.75mm?5.5mm。
[0008]進(jìn)一步地，所述葉輪在所述輪轂徑向面上的投影的直徑為300mm?900mm。
[0009]進(jìn)一步地，所述葉片為7片?12片，且均布焊接固定在所述輪轂的外周面上。
[0010]更進(jìn)一步地，所述相鄰葉片的葉片外緣上的相應(yīng)點(diǎn)在所述輪轂徑向面上的投影的距離t為200mm?300mmo
[0011]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的高速電力機(jī)車?yán)鋮s系統(tǒng)用低噪軸流風(fēng)機(jī)葉輪具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、噪聲低、振動(dòng)小、效率高且葉片耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠適應(yīng)目前飛速發(fā)展的高速電力機(jī)車?yán)鋮s系統(tǒng)的嚴(yán)格要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施例立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為圖1所示實(shí)施例的上視圖；
[0014]圖3為圖1所示實(shí)施例的右視圖。
[0015]圖中:1、輪轂，2、葉片，20、降噪孔，21、葉片根部，22、葉片外緣，23、葉片前緣，24、
葉片后緣，a、工作面，b、非工作面。

【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1?圖3所示的高速電力機(jī)車?yán)鋮s系統(tǒng)用低噪軸流風(fēng)機(jī)葉輪，包括輪轂I和葉片2，葉片2共有7片，且均布焊接固定在輪轂I的外周面上；葉輪在輪轂I徑向面上的投影的直徑D為300mm?900mm，葉片2具有葉片根部21、葉片外緣22、葉片前緣23和葉片后緣24，相鄰葉片2的葉片外緣22上的相應(yīng)點(diǎn)在所述輪轂I徑向面上的投影的距離t為200mm?300mm ;葉片2具有工作面a和非工作面b，葉片2呈弧形，如圖3中所示，非工作面b的相切面與輪轂I軸線的夾角β為47.75°?52.5° ;葉片2上開有多個(gè)降噪孔20，降噪孔20為通孔，降噪孔20的軸線方向與輪轂I的軸線方向平行，降噪孔20的密度從葉片根部21到葉片外緣22逐漸遞減，降噪孔20在葉片2上的開孔系數(shù)為0.08?0.09，本發(fā)明所述開孔系數(shù)為葉片2上開孔的面積與葉片2的工作面a的表面積的比值；降噪孔20的半徑為2.75mm?5.5mm ;葉片2在不同截面上的厚度是不相同的，呈從中間到葉片前緣23/葉片后緣24逐漸變薄的趨勢(shì)；葉片2采用功能性材料防振合金制成，具體可采用Mn-Cu-Al合金，該種合金具有減振吸聲、機(jī)械性能好、高耐腐蝕性的優(yōu)點(diǎn)，減小了風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)，同時(shí)此種防振合金材料還具有吸聲的作用。
[0017]風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的噪聲主要是由于葉片氣流出口處出現(xiàn)渦流分離而作用于葉片的升力所引起的，葉片前任何大尺度紊流將產(chǎn)生附加升力脈動(dòng)，從而使噪聲輻射明顯增加。為了降低風(fēng)機(jī)的紊流噪聲，本發(fā)明采取對(duì)風(fēng)機(jī)葉片2上開降噪孔20的方法。風(fēng)機(jī)工作葉片氣流出口處因?yàn)槲闪鞫a(chǎn)生了渦流分離，形成分離區(qū)，采用在葉片2上開降噪孔20的方法使部分氣流自葉片2的工作面a流向非工作面b，使非工作表面b邊界層內(nèi)的流體速度分布得到改變，邊界層內(nèi)的流體獲得新的動(dòng)能克服摩擦阻力，促使分離點(diǎn)向葉片氣流出口處移動(dòng)，從而減少了葉片氣流出口處的分離區(qū)的尺寸大小以及紊流強(qiáng)度，達(dá)到降低噪音的作用。其中邊界層是指氣流在葉片表面由于本身黏性影響產(chǎn)生的一層流動(dòng)緩慢的流體層。
[0018]對(duì)軸流風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)仿真分析發(fā)現(xiàn)，軸流葉輪葉片根部21流場(chǎng)的紊流程度遠(yuǎn)大于葉片外緣22流場(chǎng)的紊流程度，紊流程度從葉片根部21到葉片外緣22呈現(xiàn)遞降的趨勢(shì)，而流場(chǎng)強(qiáng)烈的紊流會(huì)使升力呈現(xiàn)強(qiáng)烈的不穩(wěn)定性，進(jìn)而導(dǎo)致葉輪的噪聲增加，設(shè)計(jì)降噪孔20的密度從葉片根部21到葉片外緣22逐漸遞減，可改善風(fēng)機(jī)葉輪的流場(chǎng)的紊流程度，進(jìn)一步降低噪聲，改善風(fēng)機(jī)葉輪的性能。
[0019]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高速電力機(jī)車?yán)鋮s系統(tǒng)用低噪軸流風(fēng)機(jī)葉輪，具有輪轂和葉片；其特征在于:所述葉片上開有多個(gè)降噪孔，所述降噪孔為通孔，降噪孔的軸線與所述輪轂的軸線平行；所述葉片具有葉片根部和葉片外緣，所述降噪孔的密度從葉片根部到葉片外緣逐漸遞減；所述葉片采用防振合金材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速電力機(jī)車?yán)鋮s系統(tǒng)用低噪軸流風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于:所述葉片上降噪孔的開孔系數(shù)ε為0.08?0.09。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速電力機(jī)車?yán)鋮s系統(tǒng)用低噪軸流風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于:所述降噪孔的半徑為2.75mm?5.5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速電力機(jī)車?yán)鋮s系統(tǒng)用低噪軸流風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于:所述葉輪在所述輪轂徑向面上的投影的直徑D為300mm?900mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任一項(xiàng)所述的高速電力機(jī)車?yán)鋮s系統(tǒng)用低噪軸流風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于:所述葉片為7片?12片，且均布焊接固定在所述輪轂的外周面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高速電力機(jī)車?yán)鋮s系統(tǒng)用低噪軸流風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于:所述相鄰葉片的葉片外緣上的相應(yīng)點(diǎn)在所述輪轂徑向面上的投影的距離t為200mm?300mmo
【文檔編號(hào)】F04D29/38GK104454641SQ201410640489
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】包明冬, 王博, 李海倫 申請(qǐng)人:中國(guó)北車集團(tuán)大連機(jī)車研究所有限公司