离心式压气机的设计方法及其扩压器结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110608195A(43)申请公布日2019.12.24(21)申请号201910706851.0G06F17/50(2006.01)(22)申请日2019.08.01(71)申请人长春理工大学地址130022吉林省长春市朝阳区卫星路7089号(72)发明人徐玉东张心明吕琼莹熊恒穆国振(74)专利代理机构北京鸿元知识产权代理有限公司11327代理人李玉琦曹素云(51)Int.Cl.F04D29/44(2006.01)F04D29/28(2006.01)F04D29/30(2006.01)F04D29/66(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图6页(54)发明名称离心式压气机的设计方法及其扩压器结构(57)摘要本发明公开了一种离心式压气机的设计方法及其扩压器结构，其中，所述离心式压气机包括：壳体、叶轮和扩压器，所述叶轮包括轮毂和叶轮叶片，所述扩压器包括扩压器叶片，所述设计方法包括：所述壳体和所述叶轮的轮毂中的曲线段均采用Bezier曲线设计，所述叶轮叶片中的曲线段采用3D自由曲线设计；所述扩压器叶片中的曲线段采用螺旋曲线设计。通过参数化设计方法，对气体入口进气角度和出口出气角度进行优化，改善气体流动状态，改善出口气流均匀程度，减少气体流动损失，实现较小尺寸条件下获得更高的压气能力和扩压能力。CN110608195ACN110608195A权利要求书1/2页1.一种离心式压气机的设计方法，所述离心式压气机包括：壳体、叶轮和扩压器，所述叶轮包括轮毂和叶轮叶片，所述扩压器包括扩压器叶片，其特征在于，所述设计方法包括：所述壳体和所述叶轮的轮毂中的曲线段均采用Bezier曲线设计，所述叶轮叶片中的曲线段采用3D自由曲线设计；所述扩压器叶片中的曲线段采用螺旋曲线设计。2.根据权利要求1所述的离心式压气机的设计方法，其特征在于，所述Bezier曲线通过下式获取：其中，p表示曲线上的点，n表示阶数，i表示控制点的索引，i和n均取自然数，i＝0,1,…n，βi,n(t)表示Bernstein函数，0≤t≤1。3.根据权利要求1所述的离心式压气机的设计方法，其特征在于，所述3D自由曲线采用B样条曲线，如下式所示：其中，Bk,n(t)表示B样条曲线函数，0≤t≤1，n表示阶数，i表示控制点的索引，i＝0,1,…n，i和n均取自然数，k表示B样条曲线的分段顶点，Gi,n(t)表示n-1次B样条曲线基函数。4.根据权利要求3所述的离心式压气机的设计方法，其特征在于，所述设计方法还包括：采用多次B样条曲线对所述3D自由曲线进行调整；设定叶轮叶片的形状和厚度；根据设定的形状和厚度以及3D自由曲线构建形成叶轮的叶片模型；通过B样条曲线对所述叶片模型的叶片倾角和包角进行调整。5.根据权利要求1所述的离心式压气机的设计方法，其特征在于，所述叶轮叶片包括叶轮主叶片和叶轮分流叶片，所述叶轮主叶片和所述叶轮分流叶片的包角均为72度。6.根据权利要求1所述的离心式压气机的设计方法，其特征在于，所述叶轮叶片的入口角度为30～70度，出口角度为20～60度。7.根据权利要求1所述的离心式压气机的设计方法，其特征在于，所述离心式压气机的质量流量为35g/s，设计压比为3.5，转速的最大值为400000r/min。8.一种扩压器结构，所述扩压器结构包括扩压器叶片，其特征在于，所述扩压器叶片采用螺旋曲线设计。9.根据权利要求8所述的扩压器结构，其特征在于，所述扩压器叶片包括扩压器主叶片和扩压器分流叶片，所述扩压器主叶片包括径向段主叶片和轴向段主叶片，所述径向段主叶片沿径向均匀分布，相邻的径向段主叶片之间构成气流的连续入口通道，所述轴向段主叶片和所述扩压器分流叶片均匀分布在所述扩压器的圆周表面上，所述轴向段主叶片和所述扩压器分流叶片之间构成气流的连续出口通道。10.根据权利要求8所述的扩压器结构，其特征在于，所述扩压器的入口宽度为6.8mm，所述扩压器的出口宽度为4.2mm，所述扩压器叶片的进气角度为65度，所述扩压器叶片的出2CN110608195A权利要求书2/2页气角度为72度。3CN110608195A说明书1/6页离心式压气机的设计方法及其扩压器结构技术领域[0001]本发明涉及涡喷发动机设备领域，具体地，涉及一种离心式压气机的设计方法及其扩压器结构。背景技术[0002]微型涡喷发动机(MicroTurbineEngine，MTE)具有体积小、重量轻、能量密度高等优点被广泛应用于能源领域。离心式压气机是微型涡喷发动机的核心部件，其设计水平直接影响着微型涡喷发动机的整机性能。离心式压气机相比于轴流式压气机具有重量轻、体积小及单级压比高的特点，因此被广泛应用于微型涡喷发动机中。[0003]目