[发明专利]一种适用于5-6MW等级超临界二氧化碳向心透平的叶轮及叶轮叶片的造型方法

权利要求书

1.一种适用于5-6MW等级超临界二氧化碳向心透平的叶轮，其特征在于：包括轮盘(1)和叶片(2)，所述的轮盘(1)上呈逆时针布置有叶片(2)，叶片(2)包括叶片根部(3)、叶片弧形部(4)和叶片顶部(5)；

叶轮入口半径R1为153mm，叶轮出口根部半径R2为20.54mm，叶轮出口顶部半径R3为91.87mm；叶轮入口叶片高度Z1为20.88mm，叶轮叶片轴向长度Z2为81.41mm；

叶轮叶片入口区域、叶轮叶片出口区域在子午面内的型线与轴向方向的夹角为入口倾角α1和出口倾角α2，入口倾角α1为90度，出口倾角α2为0度；

叶轮叶片入口区域与轮盘进气侧圆周线A的切线方向的夹角为入口叶片角β1，入口叶片角β1为90度；

叶轮叶片出气侧区域与轮盘出气侧圆周线B的切线方向的夹角为出口叶片角β2，出口叶片角β2从轮盘侧至轮盖侧为68度至22.9度。

2.根据权利要求1所述的一种适用于5-6MW等级超临界二氧化碳向心透平的叶轮，其特征在于：所述的叶片前缘周向角与尾缘周向角的差值为叶片包角dθ，叶片包角dθ为21.5度。

3.根据权利要求1所述的一种适用于5-6MW等级超临界二氧化碳向心透平的叶轮，其特征在于：所述的叶片厚度沿径向方向从叶片根部(3)至叶片顶部(5)呈减薄趋势。

4.根据权利要求1所述的一种适用于5-6MW等级超临界二氧化碳向心透平的叶轮，其特征在于：所述的叶片(2)的个数为15个，叶片(2)在轮盘(1)的周向均匀分布，叶片(2)与轮盘(1)一体铸造成型。

5.一种适用于5-6MW等级超临界二氧化碳向心透平的叶轮叶片的造型方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤一、构造叶轮叶片子午面型线；

步骤二、构造Z-θ流面型线；

所述的Z-θ流面型线的构造方法，采用二次贝塞尔曲线构造Z-θ流面型线，保证Z-θ流面型线一阶连续；其中点a’与点b’分别是子午面中根据叶轮的基本尺寸确定的子午线的端点a与b的对应值；

Z-θ面型线的前缘周向角为θ1，尾缘周向角为θ2，叶片包角dθ即前缘周向角θ1与尾缘周向角θ2的差值；

Z-θ流面型线的入口叶片角为β1，出口叶片角为β2；β1为叶轮叶片入口区域与轮盘进气侧圆周线A的切线方向的夹角；β2为叶轮叶片出气侧区域与轮盘出气侧圆周线B的切线方向的夹角；入口叶片角β1与出口叶片角β2影响工质的流动方向与做功能力；

过点a’和点b’分别沿负θ向逆时针旋转β1度和β2度做直线L3和直线L4，直线L3与L4相交于点d，Z-θ流面型线上点P的坐标为(Z(t)，R(t))，利用顺序控制点a’、d、b’表示Z-θ流面型线；

P(t)＝(Z(t)，R(t))＝(1-t)²a′+2t(1-t)d+t²b′ t∈[0,1]

Z-θ流面型线的入口叶片角β1选取为90度，出口叶片角β2则根据叶片出气侧区域各部位的径向半径而构造；

步骤三、确定叶型厚度的分布规律；

步骤四、根据该叶轮叶片子午面型线，Z-θ流面型线和叶型厚度的分布规律确定叶片截面的叶片型线，将各叶片截面沿径向扫略成体，构造叶轮叶片。