管式扩压器的设计方法及管式扩压器.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CN110374928A(43)申请公布日2019.10.25(21)申请号201910663689.9(22)申请日2019.07.23(71)申请人中国航发湖南动力机械研究所地址412002湖南省株洲市芦淞区董家塅高科园中国航发动研所(72)发明人谢建贺象金海良陈璇银越千黄生勤(74)专利代理机构长沙智嵘专利代理事务所(普通合伙)43211代理人刘宏(51)Int.Cl.F04D29/44(2006.01)G06F17/50(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图3页(54)发明名称管式扩压器的设计方法及管式扩压器(57)摘要本发明公开了一种管式扩压器的设计方法及管式扩压器，设计方法包括以下步骤：根据扩压管出口马赫数的设计要求、离心压气机的气体流量、离心压气机增压比、离心压气机出口总温、离心叶轮出口绝对马赫数，确定扩压管的进口喉道面积和出口面积；根据管式扩压器出口气流角的设计要求以及离心叶轮叶片数，确定管式扩压器中扩压管的数量和扩压管的出口安装角度；根据管式扩压器中扩压管的数量、离心叶轮出口的宽度、离心叶轮的半径、扩压管的进口喉道面积、扩压管出口面积、轮毂和机匣型线组成的子午流道以及扩压管的出口安装角度，确定扩压管的造型；根据扩压管的造型、扩压管的数量、扩压管的出口安装角度，完成管式扩压器的设计。CN110374928ACN110374928A权利要求书1/3页1.一种管式扩压器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：根据扩压管出口马赫数的设计要求、离心压气机的气体流量、离心压气机增压比、离心压气机出口总温、离心叶轮出口绝对马赫数，确定扩压管的进口喉道面积和出口面积；根据管式扩压器出口气流角的设计要求以及离心叶轮叶片数，确定管式扩压器中扩压管的数量和扩压管的出口安装角度；根据管式扩压器中扩压管的数量、离心叶轮出口的宽度、离心叶轮的半径、扩压管的进口喉道面积、扩压管出口面积、轮毂和机匣型线组成的子午流道以及扩压管的出口安装角度，确定扩压管的造型；根据扩压管的造型、扩压管的数量、扩压管的出口安装角度，完成管式扩压器的设计。2.根据权利要求1所述的管式扩压器的设计方法，其特征在于，确定管式扩压器的进口喉道面积和出口面积，包括以下步骤：根据离心压气机增压比以及离心叶轮出口绝对马赫数预估管式扩压器的总压恢复系数，根据管式扩压器的总压恢复系数，确定离心叶轮出口总压和相对应的总温；根据离心压气机的气体流量、离心叶轮出口总压和相对应的总温以及离心叶轮绝对出口马赫数，确定扩压管的进口喉道面积；根据离心压气机的气体流量、管式扩压器的总压恢复系数选取离心叶轮匹配位置，确定离心叶轮出口总压和相对应的总温、扩压管出口马赫数，确定扩压管的出口面积。3.根据权利要求2所述的管式扩压器的设计方法，其特征在于，确定扩压管进口喉道面积和出口面积，包括以下步骤：确定离心叶轮出口绝对马赫数对应的速度系数：确定离心叶轮出口速度系数对应的密流函数：确定扩压管进口喉道面积：确定扩压管出口马赫数对应的速度系数：确定扩压管出口速度系数对应的密流函数：确定扩压管的出口面积：上述式子中，k1为常数，k2为综合常数，kP为堵塞修正系数，λ2为扩压管进口喉道的速度系数，Mac2为离心叶轮绝对出口马赫数，q(λ2)为扩压管进口喉道的密流函数，Ath为扩压管的进口喉道面积，λ3为扩压管出口的速度系数，Mac3为扩压管出口马赫数，q(λ3)为扩压管出2CN110374928A权利要求书2/3页*****口的密流函数，Aout为扩压管出口面积，qm为流量，其中，Pth＝Pim，Tth＝Tim，Pout＝Cp×*******Pim，Tout＝Tim，Pth与Tth分别为扩压管喉道进口的总压和总温，Pout与Tout分别为扩压管**出口的总压和总温离，Pim与Tim分别为离心叶轮出口总压和总温，Cp为管式扩压器的总压恢复系数。4.根据权利要求1所述的管式扩压器的设计方法，其特征在于，确定管式扩压器中扩压管的数量：离心叶轮出口绝对气流角和切向的夹角为15±3度时，扩压管的数量为28-31个；离心叶轮出口绝对气流角和切向的夹角为20±3度时，扩压管的数量为25-29个；离心叶轮出口绝对气流角和切向的夹角为25±3度时，扩压管的数量为24-28个。5.根据权利要求1所述的管式扩压器的设计方法，其特征在于，确定扩压管的出口安装角度a3A＝a3-δ，其中，a3为管式扩压器出口气流角的设计要求，δ为4°～8°。6.根据权利要求1所述的管式扩压器的设计方法，其特征在于，确定扩压管的造型，包括以下步骤：扩压管沿气体流向分为径向扩张段、转弯段以及轴向扩压段，根据轮毂和机匣的子午流道，确定扩压管中心线的子午投影，并设计扩压管中心线周向