本發(fā)明涉及通風機葉輪，具體為一種高比轉速離心通風機葉輪。

背景技術：

1、在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和各類工程應用中，離心通風機作為一種重要的流體輸送設備，被廣泛應用于通風換氣、空氣調(diào)節(jié)、氣力輸送以及工業(yè)生產(chǎn)過程中的氣體壓縮等諸多領域，隨著工業(yè)技術的不斷進步和發(fā)展，對離心通風機的性能要求也日益嚴苛，尤其是在高比轉速工況下的性能表現(xiàn)，成為了衡量其優(yōu)劣的關鍵指標，傳統(tǒng)的離心通風機葉輪在設計和性能方面存在著諸多局限性，難以滿足當前日益增長的高性能需求，例如，在葉片設計方面，傳統(tǒng)葉輪葉片通常采用較為簡單的幾何形狀，這導致氣流在葉片表面流動時，極易出現(xiàn)流動分離、邊界層增厚等現(xiàn)象，進而產(chǎn)生較大的流動阻力和能量損失，使得通風機的能量轉換效率較低，同時，由于葉片表面氣流流動狀態(tài)不佳，還會引發(fā)強烈的氣流脈動和噪聲，對設備的運行穩(wěn)定性和工作環(huán)境造成不利影響；

2、從葉輪的整體結構來看，傳統(tǒng)設計在應對不同工況時的適應性較差，當離心通風機運行工況發(fā)生變化，如流量、壓力等參數(shù)改變時，傳統(tǒng)葉輪難以高效穩(wěn)定地工作，容易出現(xiàn)效率大幅下降、喘振等問題，限制了通風機在復雜工況下的應用范圍，此外，在高轉速運行條件下，葉輪因高速旋轉產(chǎn)生的高熱量無法得到有效散發(fā)，這不僅會影響葉輪的材料性能，降低其強度和使用壽命，還可能引發(fā)設備故障，帶來安全隱患；

3、為了改善離心通風機的性能，現(xiàn)有技術雖然在葉輪設計上進行了一些改進嘗試，如對葉片的數(shù)量和形狀進行調(diào)整，但這些改進往往只是局部優(yōu)化，未能從根本上解決上述問題，而且，部分改進措施在一定程度上增加了葉輪的制造難度和成本，卻沒有帶來與之相匹配的性能提升，因此，研發(fā)一種能夠在高比轉速工況下具有高效能量轉換效率、良好的氣流流動特性、適應不同工況運行以及具備有效散熱功能的離心通風機葉輪，對于提高離心通風機的整體性能、降低能耗、拓展應用領域具有重要的現(xiàn)實意義和迫切的市場需求。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高比轉速離心通風機葉輪，以解決上述背景技術中提出的傳統(tǒng)離心通風機葉輪能量轉換效率低、氣流流動狀態(tài)不佳、工況適應性差以及散熱不良的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種高比轉速離心通風機葉輪，包括安裝盤，所述安裝盤的一端外表面固定設置有進氣筒，且安裝盤的另一端固定設置有中心輪盤，所述安裝盤的外表面開設有進氣道，所述中心輪盤的側表面內(nèi)部開設有出氣道，所述中心輪盤的外側表面固定設置有葉片，且葉片為納米復合材料一體成型制作。

3、優(yōu)選的，所述葉片為弧形設計，且葉片內(nèi)凹的一側外表面開設有導流槽，并且導流槽的槽底開設有弧凹角，所述葉片采用變截面設計，且葉片根部到葉尖的截面面積按照指數(shù)函數(shù)規(guī)律遞減，并且該指數(shù)函數(shù)的系數(shù)取值范圍為0.8-1.2，以優(yōu)化氣流在葉片表面的流動狀態(tài)并提高能量轉換效率。

4、采用上述技術方案，弧形設計的葉片與導流槽、弧凹角相配合，使得氣流在葉片表面的流動路徑更為合理，變截面設計又能根據(jù)氣流在不同位置的特性進行優(yōu)化，從而實現(xiàn)氣流的高效流動，提升能量轉換效率。

5、優(yōu)選的，所述葉片的內(nèi)部開設有中空腔，且中空腔兩端均為開口設計，所述葉片的數(shù)量在12-20片之間，所述葉片所在安裝盤直徑小于500mm的葉片數(shù)量為12-16片，所述葉片所在安裝盤直徑大于500mm的葉片數(shù)量為16-20片，以實現(xiàn)葉輪在不同工況下的高效運行。

6、采用上述技術方案，根據(jù)安裝盤直徑設置不同數(shù)量的葉片，可改變?nèi)~輪的流量和壓力特性，使葉輪在不同工況下都能維持較高的效率，滿足多種應用場景的需求。

7、優(yōu)選的，所述中心輪盤的外側表面固定設置有擾流柱，所述擾流柱為水滴狀設計，且擾流柱直徑較大的一端朝向出氣道設置，并且擾流柱隨形均勻分布在出氣道的一側，所述擾流柱高度為葉輪半徑的1％-3％，且擾流柱的最大直徑為擾流柱高度的0.5-1倍，通過擾流柱對輪盤附近的氣流進行擾動，改善氣流分布，抑制二次流的產(chǎn)生。

8、采用上述技術方案，水滴狀擾流柱的特殊形狀和分布方式，使其在輪盤附近對氣流產(chǎn)生有效的擾動，打破原本可能產(chǎn)生二次流的流動狀態(tài)，改善氣流分布，提高通風機的整體性能和運行穩(wěn)定性。

9、優(yōu)選的，所述中空腔的內(nèi)部固定設置有換熱板，且2個換熱板相向的一側外表面固定設置有換熱凸起，所述換熱凸起的凸起高度為2個換熱板之間間距的5％-10％，通過換熱凸起增強冷卻介質(zhì)與換熱板壁面的換熱效果，提高冷卻效率。

10、采用上述技術方案，s形換熱板增加了冷卻介質(zhì)的流動路徑，換熱凸起增大了換熱面積，通道截面面積的變化又能調(diào)節(jié)冷卻介質(zhì)流速，共同作用下高效帶走葉輪熱量，保障葉輪材料性能。

11、優(yōu)選的，所述中心輪盤的一端端部固定安裝有連接接頭，且中心輪盤的內(nèi)部開設有連通槽。

12、采用上述技術方案，連接接頭方便葉輪與其他部件的連接，連通槽則可能用于實現(xiàn)介質(zhì)流通，確保葉輪在整個通風系統(tǒng)中穩(wěn)定運行。

13、優(yōu)選的，所述導流槽的凹槽深度為0.1-0.3mm，且導流槽寬度為0.2-0.5mm，并且相鄰的導流槽之間間距為0.5-1.0mm，所述導流槽呈連續(xù)的s型設計，用于減小氣流邊界層的厚度以降低流動阻力。

14、采用上述技術方案，特定尺寸和形狀的導流槽能夠有效改變氣流在葉片表面的邊界層特性，連續(xù)的s型設計進一步增強了減阻效果，降低氣流在葉片表面的能量損失。

15、優(yōu)選的，所述弧凹角位于導流槽根部的一端圓角半徑為葉片根部寬度的5％-10％，且弧凹角位于導流槽葉尖的一端圓角半徑為葉片葉尖寬度的8％-12％，以減少氣流沖擊損失，提高葉輪的運行穩(wěn)定性。

16、采用上述技術方案，不同位置具有特定圓角半徑的弧凹角，能夠在氣流流經(jīng)導流槽根部和葉尖時，有效緩解氣流的沖擊，減少能量損失，保障葉輪平穩(wěn)運行。

17、優(yōu)選的，所述換熱板為連續(xù)的s形設計，且2個換熱板遠離中心輪盤的一端為閉合設計，2個所述換熱板兩端之間的間距不同，且2個換熱板之間通道截面面積從進口到出口逐漸減小，并且通道兩端截面面積的減小比例為15％-25％，通過通入冷卻介質(zhì)，降低葉輪在高速運轉時的溫度，保證葉輪的材料性能。

18、采用上述技術方案，s形換熱板配合通道截面面積的變化，可促使冷卻介質(zhì)在流動過程中與換熱板充分換熱，提高冷卻效率，維持葉輪在高速運轉時的正常溫度。

19、優(yōu)選的，所述葉片的外表面涂覆有一層具有減阻和耐磨性能的涂層，且葉片外表面的涂層厚度為0.05-0.1mm，所述葉片外表面涂層由納米陶瓷顆粒和高分子聚合物復合而成，且該涂層納米陶瓷顆粒的體積分數(shù)為30％-50％，以延長葉輪的使用壽命，同時進一步降低氣流阻力。

20、采用上述技術方案，由納米陶瓷顆粒和高分子聚合物復合而成的涂層，結合其減阻和耐磨特性，在降低氣流阻力的同時，抵抗氣流沖刷和磨損，延長葉輪使用壽命。

21、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：該高比轉速離心通風機葉輪：

22、1.葉片采用弧形設計，內(nèi)凹側開設導流槽及弧凹角，且采用變截面設計，截面面積按特定指數(shù)函數(shù)規(guī)律遞減，這使得氣流在葉片表面的流動更加順暢，有效減小了氣流邊界層厚度，降低流動阻力，減少氣流沖擊損失，優(yōu)化了氣流流動狀態(tài)，進而顯著提高了能量轉換效率，相比傳統(tǒng)葉輪，通風機在相同功耗下可實現(xiàn)更大的風量輸出。

23、2、根據(jù)安裝盤直徑不同，合理設置葉片數(shù)量在12-20片之間，這種設計使葉輪能夠在不同工況下高效運行，無論是小流量高壓力還是大流量低壓力的工況需求，都能通過適配的葉片數(shù)量實現(xiàn)良好的性能表現(xiàn)，大大拓展了離心通風機的應用范圍，提高了設備對復雜工況的適應能力；

24、3、在中心輪盤外側設置水滴狀擾流柱，其直徑較大一端朝向出氣道，且隨形均勻分布，擾流柱能夠對輪盤附近的氣流進行有效擾動，改善氣流分布狀況，抑制二次流的產(chǎn)生，使通風機內(nèi)部氣流更加穩(wěn)定有序，減少氣流紊亂帶來的能量損失，進一步提升通風機的整體性能和運行穩(wěn)定性。

25、4、葉片內(nèi)部中空腔設置s形換熱板及換熱凸起，且換熱板通道截面面積從進口到出口逐漸減小，通過通入冷卻介質(zhì)，能夠高效地帶走葉輪在高速運轉時產(chǎn)生的熱量，降低葉輪溫度，有效保證葉輪的材料性能，避免因高溫導致的材料強度下降和變形等問題，延長了葉輪的使用壽命，確保通風機在高轉速下長期穩(wěn)定可靠運行；

26、5、葉片外表面涂覆由納米陶瓷顆粒和高分子聚合物復合而成的涂層，具有減阻和耐磨性能，這不僅進一步降低了氣流阻力，提高通風效率，還能有效抵抗氣流沖刷和磨損，極大地延長了葉輪的使用壽命，減少了設備維護和更換成本，提高了設備的經(jīng)濟性和可靠性。