CN218522845U - 叶片、离心叶轮及压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种叶片、离心叶轮及压缩机。叶片，所述叶片具有尾缘部，沿流经所述尾缘部的气流方向，所述尾缘部的厚度逐渐减小，所述尾缘部的迎风面的型线为曲线，且沿流经所述尾缘部的气流方向，所述迎风面的曲率逐渐增加。本实用新型提供的叶片、离心叶轮及压缩机，通过减小尾缘部的厚度，并使尾缘部的的迎风面的曲率逐渐增加，避免现有技术中尾缘部的尖角对气流产生的影响，减小尾缘部产生的湍流区的面积，从而减少湍流损失，而且使得气流在流经尾缘部的迎风面时，可以尽快的与尾缘部的背风面的气流进行汇合，从而减少两股气流汇合时产生的二次流损失，有效的降低了叶轮的损失，提升了叶轮的工作效率。

Description

叶片、离心叶轮及压缩机

技术领域

本实用新型涉及离心叶轮技术领域，特别是一种叶片、离心叶轮及压缩机。

背景技术

离心式压缩机通过电机轴高速旋转，从而驱动叶轮旋转对气体做功，叶轮在旋转过程中主要通过叶片做功，将机械能转换为内能和动能，传递给压缩气体。现有离心风机叶轮上的叶片的尾缘一般采用尖角形设计(如图1所示)，使得迎风面的气流和背风面的气流在交汇处会形成较大的湍流区而造成湍流损失，同时由于尾缘的迎风面的压力高于背风面的压力，迎风面的气流会在压力差的作用下向背风面进行流动而产生二次流损失，湍流损失和二次流损失均会造成叶轮的工作效率低的问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中叶轮的工作效率低的技术问题，而提供一种将尾缘的迎风面设置成曲面以降低二次流损失的叶片、离心叶轮及压缩机。

一种叶片，所述叶片具有尾缘部，沿流经所述尾缘部的气流方向，所述尾缘部的厚度逐渐减小，所述尾缘部的迎风面的型线为曲线，且沿流经所述尾缘部的气流方向，所述迎风面的曲率逐渐增加。

所述尾缘部的背风面的型线为曲线，沿流经所述尾缘部的气流方向，所述背风面的曲率逐渐增加。

所述迎风面的曲率变化值大于所述背风面的曲率变化值。

所述迎风面和所述背风面的连接处到所述尾缘部的迎风面的最大厚度h1通过以下公式获得：

h₁＝h*(P_p/(P_s*P_p)；

P_s＝ax²+bx+P_p；

其中，h为所述尾缘部的最大厚度；Pp为所述尾缘部的迎风面的设计压力值；Ps为所述尾缘部的背风面的设计压力值；a、b为计算常数。

所述尾缘部的迎风面长度L1通过以下公式获得：

L₁＝h₁*(1+P_p/(P_s+P_p))。

所述尾缘部的背风面长度L2通过以下公式获得：

L₂＝h₂*(1+P_s/(P_s+P_p))；

h＝h₁+h₂；

其中，h2为所述迎风面和所述背风面的连接处到所述尾缘部的背风面的最大厚度。

所述叶片还包括前缘，所述前缘位于所述叶片远离所述尾缘部的端部，所述前缘的截面为曲线，沿所述叶片的背风面至所述叶片的迎风面的方向，所述前缘的切线的倾角逐渐增加。

所述前缘的曲线通过以下公式获得：

其中，x为自变量；n为所述叶片所在轮毂的半径；m为所述叶片所在轮盖的半径；a、b、c为计算常数；Mv为单位时间内体积流量。

一种离心叶轮，包括上述的叶片。

一种压缩机，包括上述的叶片或上述的离心叶轮。

本实用新型提供的叶片、离心叶轮及压缩机，通过减小尾缘部的厚度，并使尾缘部的的迎风面的曲率逐渐增加，避免现有技术中尾缘部的尖角对气流产生的影响，减小尾缘部产生的湍流区的面积，从而减少湍流损失，而且使得气流在流经尾缘部的迎风面时，可以尽快的与尾缘部的背风面的气流进行汇合，从而减少两股气流汇合时产生的二次流损失，有效的降低了叶轮的损失，提升了叶轮的工作效率。

附图说明

图1为现有技术中叶片的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的叶片的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的尾缘部的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的尾缘部的侧视图；

图5为本实用新型实施例提供的前缘的结构示意图；

图中：

1、尾缘部；11、迎风面；12、背风面；2、前缘。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图4所示的叶片，所述叶片具有尾缘部1，沿流经所述尾缘部1的气流方向，所述尾缘部1的厚度逐渐减小，所述尾缘部1的迎风面11的型线为曲线，且沿流经所述尾缘部1的气流方向，所述迎风面11的曲率逐渐增加。通过减小尾缘部1的厚度，并使尾缘部1的的迎风面11的曲率逐渐增加，避免现有技术中尾缘部1的尖角对气流产生的影响，减小尾缘部1产生的湍流区的面积，从而减少湍流损失，而且使得气流在流经尾缘部1的迎风面11时，可以尽快的与尾缘部1的背风面的气流进行汇合，从而减少两股气流汇合时产生的二次流损失，有效的降低了叶轮的损失，提升了叶轮的工作效率。

可选的，所述尾缘部1的背风面12的型线为曲线，沿流经所述尾缘部1的气流方向，所述背风面12的曲率逐渐增加。同时对迎风面11和背风面12的曲率进行改变，尽可能的增加尾缘部1的厚度变化，从而尽可能的减少湍流区的面积，减少湍流损失，而且还能够进一步的增加迎风面11的气流与背风面12的气流的汇合速度，从而减少二次流损失，提升叶轮的工作效率。

优选的，所述迎风面11的曲率变化值大于所述背风面12的曲率变化值。

本专利所设计叶片尾缘部1的最大厚度为h，以迎风面11的设计压力和背风面12的压力作为其连接处的划分规则进行优化设计：

具体的，所述迎风面11和所述背风面12的连接处到所述尾缘部1的迎风面11的最大厚度h1通过以下公式获得：

h₁＝h*(P_p/(P_s*P_p)；

P_s＝ax²+bx+P_p；

其中，h为所述尾缘部1的最大厚度；Pp为所述尾缘部1的迎风面11的设计压力值；Ps为所述尾缘部1的背风面12的设计压力值；a、b为计算常数。

一般的，0.6P_p＜P_s＜P_p。当P_s＜0.6P_p时，表明叶片设计有缺陷，无法满足工作需求。

所述尾缘部1的迎风面11长度L1通过以下公式获得：

L₁＝h₁*(1+P_p/(P_s+P_p))。

其中迎风面11长度L1是指尾缘部1的迎风面11中曲率开始发生变化的位置到迎风面11和背风面12的连接处的最短尺寸。

所述尾缘部1的背风面12长度L2通过以下公式获得：

L₂＝h₂*(1+P_s/(P_s+P_p))；

h＝h₁+h₂；

其中，h2为所述迎风面11和所述背风面12的连接处到所述尾缘部1的背风面12的最大厚度。

其中背风面12长度L2是指尾缘部1的背风面12中曲率开始发生变化的位置到迎风面11和背风面12的连接处的最短尺寸。

在设计离心式叶轮时，通常近似认为气流沿轴向(即图中所示的水平方向)进入离心式叶轮入口，通常根据进口体积流量与进口轴向平均速度来设计叶轮的前缘的大小，该设计方法虽然能够保证叶轮基本满足流量要求，但由于该方法采用平均速度显然具有较大的误差，不符合实际的叶轮入口速度分布规则。

为此，本专利提出了采用对前缘轴向速度径向分布上进行二次方分布的拟合曲线，随着半径的增加，其前缘轴向速度增大，且增加幅度越来越大，以该方式对叶轮前缘带动气流速度进行积分计算。

具体的，如图5所示，所述叶片还包括前缘2，所述前缘2位于所述叶片远离所述尾缘部1的端部，所述前缘2的截面为曲线，沿所述叶片的背风面12至所述叶片的迎风面11的方向，所述前缘2的切线的倾角n逐渐增加。如图5所示，n1、n2、n3逐渐增加。

其中，倾角是指前缘2的切线与叶片所在叶轮的轴线所呈的夹角。

所述前缘2的曲线通过以下公式获得：

其中，x为自变量；n为所述叶片所在轮毂的半径；m为所述叶片所在轮盖的半径；a、b、c为计算常数；Mv为单位时间内体积流量。利用上述公式对单位时间内的体积流量进行积分，以轮毂的半径为积分下限，轮盖的半径为积分上限，绘制处前缘2的曲线。

从叶轮的轮毂到叶轮的轮盖，随着半径的增大，流道面积迅速增加，同时由于轴向气流的速度逐渐增大，叶片导致的阻塞效应会逐渐减小，因此叶片前缘2的切线倾角的角度从轮毂到轮盖处逐渐变化速度逐渐降缓，将有效地减少叶片的前缘2因为速度不均匀所引起的叶轮气动损失。倾角的变化主要是更贴近实际进口速度的分布，依据不同的设计需求进行设计。

一种离心叶轮，包括上述的叶片。

一种压缩机，包括上述的叶片或上述的离心叶轮。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种叶片，所述叶片具有尾缘部(1)，其特征在于：沿流经所述尾缘部(1)的气流方向，所述尾缘部(1)的厚度逐渐减小，所述尾缘部(1)的迎风面(11)的型线为曲线，且沿流经所述尾缘部(1)的气流方向，所述迎风面(11)的曲率逐渐增加。

2.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于：所述尾缘部(1)的背风面(12)的型线为曲线，沿流经所述尾缘部(1)的气流方向，所述背风面(12)的曲率逐渐增加。

3.根据权利要求2所述的叶片，其特征在于：所述迎风面(11)的曲率变化值大于所述背风面(12)的曲率变化值。

4.根据权利要求2所述的叶片，其特征在于：所述迎风面(11)和所述背风面(12)的连接处到所述尾缘部(1)的迎风面(11)的最大厚度h₁通过以下公式获得：

h₁＝h*(P_p/(P_s*P_p)；

P_s＝ax²+bx+P_p；

其中，h为所述尾缘部(1)的最大厚度；P_p为所述尾缘部(1)的迎风面(11)的设计压力值；P_s为所述尾缘部(1)的背风面(12)的设计压力值；a、b为计算常数。

5.根据权利要求4所述的叶片，其特征在于：所述尾缘部(1)的迎风面(11)长度L₁通过以下公式获得：

L₁＝h₁*(1+P_p/(P_s+P_p))。

6.根据权利要求4所述的叶片，其特征在于：所述尾缘部(1)的背风面(12)长度L2通过以下公式获得：

L₂＝h₂*(1+P_s/(P_s+P_p))；

h＝h₁+h₂；

其中，h₂为所述迎风面(11)和所述背风面(12)的连接处到所述尾缘部(1)的背风面(12)的最大厚度。

7.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于：所述叶片还包括前缘(2)，所述前缘(2)位于所述叶片远离所述尾缘部(1)的端部，所述前缘(2)的截面为曲线，沿所述叶片的背风面(12)至所述叶片的迎风面(11)的方向，所述前缘(2)的切线的倾角逐渐增加。

8.根据权利要求7所述的叶片，其特征在于：所述前缘(2)的曲线通过以下公式获得：

其中，x为自变量；n为所述叶片所在轮毂的半径；m为所述叶片所在轮盖的半径；a、b、c为计算常数；M_v为单位时间内体积流量。

9.一种离心叶轮，其特征在于：包括权利要求1至8中任一项所述的叶片。

10.一种压缩机，其特征在于：包括权利要求1至8中任一项所述的叶片或权利要求9所述的离心叶轮。

Images