离心压缩机热力计算 (3)

离心压缩机热力计算一、叶轮基本参数的计算

二、子午面形状的调整

图1 叶轮子午面流道

叶轮基本参数计算完毕后，会形成一个子午面流道，如上图所示，通过贝塞尔曲线来控制流道的形状，调整贝塞尔曲线控制点的位置可以调整叶轮子午面流道的形状。

(a) (b)

图2从叶轮入口到出口(a)通流面积变化曲线与(b)轮毂轮盖曲率的变化曲线

在调整子午面流道的轮廓时应保证图2(a)通流面积的变化曲线避免出现局部最大、最小值及图2(b)轮毂、轮盖的曲率变化曲线尽可能平缓。

三、叶片特性

设定叶片数、叶片形状、叶片前缘后缘的厚度（用于计算阻塞系数），设定叶片冲角和落后角。

叶片数的设定依据叶片出口角：

Z=12 β2≈30°

Z=16 β2≈45°~60°

Z=20 β2≈70°~90°

也可用推荐的公式进行计算：

Z=k Z d2+d1

d2−d1

sin

β1+β2

2

k Z=6.5~8.0

叶片形状的选择：

图3 6种叶片形状

CFturbo提供了6种形状的叶片，对于压缩机而言，主要使用直纹曲面（Ruled surface 3D）叶片和径向元素曲面（Radial element 3D）叶片两种。

设定叶片前缘后缘的厚度和冲角，落后角：

对于冲角i的选择，这里建议对于后弯型叶轮，当考虑阻塞后，一般取−2°~+1°（徐忠书，75页）。

落后角可以直接输入，也可以选择不同的经验模型。落后角不应超过10°~14°。

叶片前缘、后缘的厚度的初始值是根据经验公式给定的。

四、调整叶片包角与等分线

（a）（b）

图4 叶片包角随等分线的变化曲线（a），（b）为横纵坐标的示意图

上图表主要用于调节叶片包角与叶片等分线的扭曲度，调整该图很可能会形成不合理的叶片形状，要特别注意，设计过程要求第一排和第二

。初始设计一般0-3点等分横坐标的距离。

排的点必须在一条直线上，这样才能满足β=dm

dt

五、叶片厚度及叶片前缘的调整

图5 叶片厚度的调整

叶片厚度的调整，前缘与后缘厚度的调整在叶片特性选项栏中设置，叶片被三等分，图中箭头所指为1/3和2/3等分点。也可以增加等分点的数量，等分点越多，叶片厚度的设计就越精细。

图6 公司07A压缩机第一级叶轮叶片厚度变以及CFturbo设计的叶片厚度变化的示意图

图6为左图为公司07A机组压缩机第一级叶片厚度的变化情况，右图为CFturbo设计的叶片厚度的变化情况，两者区别不大，但是叶片扭曲度有所差别。

在帮助文档中并没有找到叶片厚度的设计准则，即怎么样调整叶片厚度才能既满足强度要求又有很好的气动效率。

叶片前缘形状有三种，圆型、椭圆型与贝塞尔曲线控制的叶片前缘形状。在调整叶片厚的时候若设计了叶片前缘形状，这里就不需要在调整叶片前缘的形状。CFturbo帮助文档也没有给出叶片前缘的设计准则。叶片后缘也有三种形状，但是叶片后缘一般不需要设计，因为叶片后缘在模型设计完成之后还需要修整。

图7 叶片前缘调整

六、总结

CFturbo中压缩机叶轮的设计主要就是以上所说的这几个步骤，叶轮基本参数的设计、叶轮子午面流道的设计、叶轮叶片特性的设计、叶片扭曲度与叶片包角的设计、叶片厚度与前缘后缘形状的设计。

这次总结的CFturbo压缩机叶片的设计过程，最后两个设计过程即叶片扭曲度与叶片包角及叶片厚度与前缘后缘形状的设计准则没弄清楚，还需要继续查阅资料，学习叶片扭曲度、包角、厚度、前缘、后缘形状的设计准则。

文档创建日期:2014.11.11

最后修改日期:2014.11.24