具有非对称无叶扩压器的离心压气机及其形成方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102182710A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102182710A(43)申请公布日2011.09.14(21)申请号201110070488.1(22)申请日2011.03.23(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区100084-82信箱申请人株式会社IHI(72)发明人郑新前林韵张扬军兰传杰诸葛伟林玉木秀明川久保知己(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人宋合成(51)Int.Cl.F04D29/44(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称具有非对称无叶扩压器的离心压气机及其形成方法(57)摘要本发明公开了一种具有非对称无叶扩压器的离心压气机，包括：蜗壳，所述蜗壳包括互相连通的第一壳部和第二壳部，所述第一壳部内限定有蜗室，且所述第二壳部内限定有叶轮安装空间；叶轮，所述叶轮绕旋转轴可旋转地设在叶轮安装空间内；和无叶扩压器，所述无叶扩压器的入口端连通第二壳部且无叶扩压器的出口端连通所述第一壳部；其中所述无叶扩压器的宽度沿周向方向上是非轴对称分布的。根据本发明实施例的离心压气机，通过将无叶扩压器设计成宽度沿周向方向上非轴对称分布，能够降低离心压气机内部流体流场的非轴对称性，抑制离心压气机无叶扩压器的失速，从而扩大离心压缩机的稳定工作范围。本发明还公开了一种上述离心压气机的形成方法。CN10287ACCNN110218271002182714A权利要求书1/2页1.一种具有非对称无叶扩压器的离心压气机，其特征在于，包括：蜗壳，所述蜗壳包括互相连通的第一壳部和第二壳部，所述第一壳部内限定有蜗室，且所述第二壳部内限定有叶轮安装空间；叶轮，所述叶轮绕旋转轴可旋转地设在所述叶轮安装空间内；和无叶扩压器，所述无叶扩压器的入口端连通所述第二壳部且所述无叶扩压器的出口端连通所述第一壳部；其中所述无叶扩压器的宽度沿周向方向上是非轴对称分布的。2.根据权利要求1所述的具有非对称无叶扩压器的离心压气机，其特征在于，在所述无叶扩压器入口气流角度α小于其周向平均值的周向位置处的所述无叶扩压器的宽度小于其他周向位置处的宽度，其中，所述无叶扩压器入口气流角度α定义为：所述无叶扩压器入口端的气流速度在与旋转轴垂直的平面上的投影速度V与所述周向位置处的切线方向之间的夹角。3.根据权利要求2所述的离心压气机，其特征在于，在同一周向位置所述无叶扩压器的宽度沿径向均匀。4.根据权利要求1所述的具有非对称无叶扩压器的离心压气机，其特征在于，所述第一壳部和第二壳部之间通过轮盖和轮盘连接，且所述无叶扩压器由所述轮盖和轮盘之间限定出的通道形成。5.根据权利要求4所述的具有非对称无叶扩压器的离心压气机，其特征在于，所述第一壳部、第二壳部与所述轮盖一体形成。6.一种根据权利要求1所述的具有非对称无叶扩压器的离心压气机的形成方法，其特征在于，对无叶扩压器的宽度为周向均匀的对称离心压气机原型进行改进，包括以下步骤：(1)设定周向起始位置；(2)通过数值仿真或实验得到所述对称离心压气机原型的无叶扩压器入口气流角度αy在周向上的分布，并计算出无叶扩压器入口气流角度αy的周向平均值αyavg；同时得到所述对称离心压气机原型的无叶扩压器的宽度by；(3)在所述对称离心压气机原型的无叶扩压器入口气流角度αy在周向上小于其周向平均值αyavg的周向位置处，将所述无叶扩压器的宽度by减小以得到该周向位置处的第一宽度b1，同时，在所述对称离心压气机原型的无叶扩压器入口气流角度αy在周向上大于其周向平均值αyavg的周向位置处，将所述无叶扩压器的宽度by增大以得到该周向位置处的第一宽度b1，以使所述第一宽度b1的周向平均值b1y与所述对称离心压气机原型的无叶扩压器的宽度by大致相等；从而得到第一离心压气机的无叶扩压器的第一宽度b1沿周向的分布；(4)根据步骤(3)的宽度b1的结果，通过数值仿真或实验得到所述第一离心压气机的第一无叶扩压器入口气流角度α1在周向上的分布，并计算出第一无叶扩压器入口气流角度α1的周向平均值α1avg；(5)基于步骤(4)中的无叶扩压器入口气流角度α1在周向上的分布，在第一无叶扩压器入口气流角度α1在周向上小于其周向平均值α1avg的周向位置处，将所述无叶扩压器2CCNN110218271002182714A权利要求书2/2页的第一宽度b1减小以得到该周向位置处的第二宽度b2，同时，在所述第一无叶扩压器入口气流角度α1在周向上大于其周向平均值α1abg的周向位置处，将所述无叶扩压器的第一宽度b1增大以得到该周向位置处的第二宽度b2，以使所述第二宽度b2的周向平均值b2y与所述对称离心压气机原型的无叶扩压器的宽度by大致相等；从而得到第二离心压气