仿生后置导叶对混流风机气动性能和噪声的影响

doi:10.19784/j.cnki.issn1672-0172.2025.02.001

摘要/Abstract

摘要： 后置导叶是影响混流风机气动性能和声学性能的重要部件。受到鸮类翅膀启发,提取长耳鸮翅膀在40%翼展截面处的厚度分布,以原型导叶中弧线为基线,将鸮翼厚度分布应用于仿生导叶叶片设计。在相同风量条件下进行实验测量,采用仿生后置导叶的混流风机较原型风机的效率提升1.4%,噪声降低0.8 dB。基于导叶内流场数值仿真结果分析,发现在仿生导叶尾缘处未出现明显低速区,流场分布均匀,流动分离及尾缘脱落涡得到有效控制。研究结果表明,仿生导叶改善了混流风机上游叶轮与后置导叶的匹配性,显著降低了叶轮出口处气流对导叶前缘的冲击作用。噪声分析表明在中低频范围内,混流风机的宽频噪声和离散噪声均有不同程度的降低,从而达到了增效降噪的目的。

关键词: 混流风机, 后置导叶, 仿生设计, 气动性能, 噪声

Abstract: The rear guide vane is a critical component influencing the aerodynamic and acoustic performance of mixed-flow fans. Inspired by owl wing morphology, the thickness distribution from a long-eared owl wing at the 40% spanwise section and applied it to biomimetic guide vane blades, using the prototype vanes' mean camber line as the baseline. Experimental measurements under identical airflow conditions showed that the fan equipped with biomimetic vanes achieved a 1.4% efficiency improvement and a 0.8 dB noise reduction compared to the prototype. Numerical simulations revealed no significant low-velocity zone near the biomimetic vane trailing edge, with a more uniform flow distribution and effective suppression of flow separation and vortex shedding. The results demonstrated enhanced matching between the impeller and guide vane, significantly reducing impeller outlet flow impact on the vane leading edge. Furthermore, noise analysis confirmed reductions in both broadband and discrete noise within the mid-to-low frequency range, achieving dual objectives of higher efficiency and lower noise emission.

Key words: Mixed flow fan, Rear guide vane, Bionic design, Aerodynamic performance, Noise

中图分类号:

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