[发明专利]一种超高速高效复杂曲面离心叶轮

说明书

本发明公开了一种超高速高效复杂曲面离心叶轮，其包括轮盘和叶片，其叶片包角控制在45°～62°、叶片出口前倾角控制在25°～32°、叶片入口安装角32°～40°、叶片出口安装角控制在28°～60°，在不改变叶轮整体尺寸的前提下，大大提高了离心叶轮的流量，降低叶轮出口压力，其流动损失小，工作效率更高，动力学特性更好。

技术领域

本发明涉及风机叶轮领域，更具体地说，涉及一种超高速高效复杂曲面离心叶轮。

背景技术

离心叶轮是指轴向进风，径向出风，利用离心力(取决转速及外径)做功，使空气提高压力的风轮。

离心叶轮的性能直接决定了风机设备的性能，随着透平旋转机械向高速、高效、高可靠性方向发展，对离心叶轮的设计要求越来越高。目前，离心叶轮的设计主要依据三元流设计理论，对流道进行计算流体动力学分析，对于中、低速离心叶轮的设计有重要的工程意义。但是，对于超高速离心鼓风机，其离心叶轮最大直径处的线速度超过音速，应用现有的设计方案无法确保离心叶轮的高效率和高速稳定性。

但是，现有的设离心叶轮计方案，一方面提高转速后并不能有效提高出口流量与出口压力，且叶轮效率有降低的趋势，另一方面，离心叶轮转速要跨临界转速，对其动力学性能要求越来越高，现有方案则无法满足超高速的设计要求。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种超高速高效复杂曲面离心叶轮，实现叶轮其叶轮效率将比原叶轮设计方案效率提高3％～5％。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明的超高速高效复杂曲面离心叶轮，包括轮盘和叶片1，叶轮的叶片1入口安装角为32°～40°；

叶片出口安装角，控制在28°～60°；

叶片包角设计为45°～62°。

叶轮还可以具有分流叶片2，分流叶片2和主叶片3共同构成叶片，分流叶片的轮缘曲线与主叶片的轮缘曲线的比值小于等于0.7，且大于等于0.4；

分流叶片的轮毂曲线与主叶片的轮毂曲线的比值小于等于0.7，且大于等于0.4。

子午面上分流叶片的轮缘曲线与其轮毂曲线的比值小于等于0.6，且大于等于0.3；

叶轮的叶片出口前倾角25°～32°；

子午面上轮毂曲线可以为贝塞尔曲线，轮缘曲线也可以是贝塞尔曲线；

叶片的轮毂曲线上各点的曲率半径与该点弧长的比值的曲线和轮缘曲线上各点的曲率半径与该点子午面弧长的比值的曲线的峰值相差1/5～1/3相位角，优选的，相差1/4个相位。

本发明的有益效果是：

针对超高速离心叶轮的设计要求，采用流体动力学计算分析方法，通过叶轮流道优化、出口角择优、叶片前倾角优选、分流叶片尺寸设计，反复迭代计算，以提高叶轮流量与压比、增加叶轮工作效率。

1、本发明专利设计的超高速高效复杂曲面离心叶轮在保持尺寸不变或者不发生较大改变(尺寸变化小于等于5％)时，当维持原流量不变的条件时，压比可提升20％以上；

2、设计的叶轮可在保持尺寸不变或者不发生较大改变(尺寸变化小于等于5％)时，当维持原压比不变的条件时，流量可增加15％以上；

3、设计的叶轮其叶轮效率将比原叶轮设计方案效率提高3％～5％。

附图说明

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

图1为离心叶轮的叶片安装示意图；