[发明专利]一种离心叶轮及压气机

说明书

本发明提供一种离心叶轮包括：轮毂；多个叶片，多个叶片设置于轮毂，且沿着轮毂的周向分布；叶片形成有叶根、叶顶；从流道的入口到出口方向，叶根中弧线安装角先增大再减小；叶顶中弧线安装角先增大再减小，且流道入口处的叶根中弧线安装角大于叶顶中弧线安装角，流道出口处的叶根中弧线安装角等于叶顶中弧线安装角。通过对叶片叶根及叶顶的型线设计，离心叶轮入口流速保持在较低水平，增大叶轮出口安装角，使其在工作点保持在较高的等熵效率，降低离心叶轮的耗功。

技术领域

本发明涉及空压机技术领域，更具体地涉及一种离心叶轮。

背景技术

在飞机空气循环机中，压气机是涡轮进气的直接来源；压气机出口工质经过降温除水后进入涡轮，驱动涡轮膨胀做功，气流在涡轮内部膨胀做功以驱动压气机及其他转子部件。

而作为涡轮部件的上游组件，压气机能够使来流低压空气减速、增压，并驱动高压空气进一步流入涡轮，完成膨胀做功过程。可见，压气机的增压程度直接影响涡轮的做功能力，进而影响空气循环机系统的性能。而压气机中对气体总压升产生直接作用的是压气机叶轮转子，转子气动特性决定了涡轮入口边界条件。

由于离心压气机叶轮内部流动复杂，空气在叶轮入口叶尖位置速度较高，在流道内流动时受到叶片力、离心力、科氏力的作用，也存在因叶顶泄漏而引起的低能空气流动损失。

发明内容

本发明公开的技术方案，提出了一种离心叶轮，其特征包括轮缘、轮毂以及周向分布在所述轮缘、轮毂之间的多个叶片；

每相邻两个所述叶片间形成一流道；

所述叶片形成有叶根、叶顶以及连接于所述叶根与叶顶之间的叶型部分，所述叶型部分形成有压力面和吸力面；

沿所述流道的入口到出口方向，随着相对流向位置Ф的升高，所述叶根的中弧线与轮毂轴线形成的叶根中弧线安装角β1先增大再减小；

沿所述流道的入口到出口方向，随着相对流向位置Ф的升高，所述叶顶的中弧线与轮毂轴线形成的的叶顶中弧线安装角β2先增大再减小，

在流道未达到出口前也即Ф100％的任一相对流向位置，所述β1大于β2，且β1-β2的差值随着相对流向位置Ф的升高，先增大后减小。

进一步的，在一些可选的实施例中，在所述流道Ф＝40％～60％的位置，β1达到最大值，β2达到最大值，β1-β2的差值达到最大值；

进一步的，在一些可选的实施例中，当Ф＝50％时，β1达到最大值，β2达到最大值，β1-β2的差值达到最大值。

进一步的，在一些可选的实施例中，在所述流道的出口位置也即Ф＝100％时，β1等于β2。

进一步的，在一些可选的实施例中，在所述流道Ф＝100％的出口位置，β1与β2满足以下关系式：

β1＝β2＝arccos(0.2×Z0.7)2，其中Z为叶片数。

进一步的，在一些可选的实施例中，所述叶片数Z为15～19，在所述流道Ф＝100％的出口位置，β1与β2均在-63.7°～-51.9°范围内。

进一步的，在一些可选的实施例中，在所述流道Ф＝0的入口位置，β1为-56°～-57°，β2为-38.5°～-39.5°。

进一步的，在一些可选的实施例中，从所述流道的入口到出口方向，所述叶根包括前段、中段及后段，

所述叶根的前段对应的相对流向位置Ф值为0～30％；

所述叶根的中段对应的相对流向位置Ф值为30～70％；

所述叶根的后段对应的相对流向位置Ф值为70～100％；