[发明专利]基于最大流量系数的离心叶轮预旋进气焓升系数计算方法

说明书

一种基于最大流量系数的离心叶轮预旋进气焓升系数计算方法：确定离心叶轮的设计要求；给定流体介质的特性常数和离心叶轮的几何常数；计算离心叶轮的出口切向速度比；设定初始焓升系数；计算机器马赫数；设定初始离心叶轮进口轮盖相对马赫数；计算离心叶轮进口轮盖相对轴向气流角；计算离心叶轮进口轮盖相对马赫数；判断离心叶轮进口轮盖相对马赫数与设定的初始离心叶轮进口轮盖相对马赫数的相对误差是否小于设定值；计算离心叶轮进口轮盖直径与离心叶轮出口直径的比；计算焓升系数；判断焓升系数与设定的初始焓升系数的相对误差是否小于设定值。本发明可以准确快速计算出任意预旋进气角下的大流量离心叶轮的焓升系数，制作出的离心叶轮流量大、结构紧凑。

技术领域

本发明涉及一种离心叶轮任意预旋进气角焓升系数计算方法。特别是涉及一种基于最大流量系数的离心叶轮预旋进气焓升系数计算方法。

背景技术

离心压气机广泛应用于航空发动机、地面燃气轮机、汽车船舶涡轮增压器、石油化工压缩机，在国防、民用工业等领域发挥着不可替代的作用。离心叶轮作为离心压气机核心部件，其准确的热力计算和设计方法是一项关键技术。离心叶轮焓升系数的准确计算是突破这一关键技术的基础。对给定机器马赫数的离心叶轮来说，焓升系数与总压比及等熵效率之间有定量的关系，准确估算焓升系数对离心叶轮设计至关重要。目前，大多数离心叶轮热力计算与设计中，焓升系数被指定为常数，或者仅考虑叶轮出口几何影响(滑移因子)，这导致了焓升系数计算结果与实际值偏差较大。而且已有研究仅针对轴向进气条件，不考虑任意预旋进气，同对未考虑几何约束对焓升系数的影响。事实上，对于给定叶轮转速来说，轴向进气条件下，它主要由叶轮出口几何(叶片后掠角等)决定，对于预旋进气条件，它还与叶轮进口几何(叶片前缘形状因子，气动喉口面积等)有关。因此提出一种全面考虑各种影响因素的焓升系数计算方法，获得准确的焓升系数是离心叶轮热力计算和设计技术的当务之急。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够准确计算离心叶轮的热力性质(等熵效率，总压比等)及初始设计的基于最大流量系数的离心叶轮预旋进气焓升系数计算方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于最大流量系数的离心叶轮预旋进气焓升系数计算方法，包括如下步骤：

1)确定离心叶轮的设计要求，包括：等熵效率η，总压比ε，流量系数φ；

2)分别给定流体介质的特性常数和离心叶轮的几何常数；

3)计算离心叶轮的出口切向速度比

4)设定初始焓升系数μ₀；

5)计算机器马赫数M_u2；

6)设定初始离心叶轮进口轮盖相对马赫数M_w1,0；

7)计算离心叶轮进口轮盖相对轴向气流角β_1s；

8)计算离心叶轮进口轮盖相对马赫数M_w1；

9)判断离心叶轮进口轮盖相对马赫数M_w1与设定的初始离心叶轮进口轮盖相对马赫数M_w1,0的相对误差是否小于1％，是则执行下一步，否则返回步骤6)，采用二分法重新设定初始离心叶轮进口轮盖相对马赫数M_w1,0；

10)计算离心叶轮进口轮盖直径D_1s与离心叶轮出口直径D₂的比：

11)计算焓升系数μ；

12)判断焓升系数μ与设定的初始焓升系数μ₀的相对误差是否小于1％，是则μ为所求焓升系数，结束；否则返回步骤4)采用二分法重新设定初始焓升系数μ₀。