CN219062060U - 叶轮出口型线、叶轮、压气机及增压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种叶轮出口型线、叶轮、压气机及增压器，叶轮出口型线整体凸出于叶轮的轮毂的外缘，增长了叶顶型线的长度，降低了该部分的气流速度，从而降低了叶轮出口端气流分布的不均匀性。叶轮出口型线包括第一曲线段及第二曲线段，第一曲线段凸出于叶顶型线的尾端及轮毂型线的尾端，而此部分气流速度受边界层的黏性阻力较小，通过增加这部分的长度，降低了该部分的气流速度。第二曲线段凸出于轮毂型线的尾端，且凹陷于叶顶型线的尾端，即长度大于轮毂型线但小于叶顶型线来适当降低该部分气流速度，从而实现了对整个叶轮出气口的气流速度的调节，进而抑制了叶轮出口处气流分离，提高了叶轮的做功能力。

Description

叶轮出口型线、叶轮、压气机及增压器

技术领域

本实用新型涉及增压器技术领域，尤其是涉及一种叶轮出口型线、叶轮、压气机及增压器。

背景技术

目前，叶轮出口型线多为直线形式，然而，实际上叶轮出口的气流，从叶轮出口的底部至顶部的方向，气流速度以及压力梯度并不是相等或者呈正比例分布的。越靠近边界层附近，气流受到的黏性阻力越大，速度越低，叶顶型线附近的气流速度大于轮毂型线附近的气流速度，使得叶轮出口端存在气流分布不均匀的问题。这种不均匀流速将会导致叶轮出口气流不稳定，影响叶片做功。

因此，如何抑制叶轮出口处气流分离，提高叶轮的做功能力是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的第一个目的是提供一种叶轮出口型线，旨在抑制叶轮出口处气流分离，提高叶轮的做功能力。

本实用新型的第二个目的是提供一种叶轮。

本实用新型的第三个目的是提供一种压气机。

本实用新型的第四个目的是提供一种增压器。

为了实现上述第一个目的，本实用新型提供了如下方案：

一种叶轮出口型线，所述叶轮出口型线为叶轮的尾缘向所述叶轮的叶片子午面的投影而形成的曲线；

所述叶轮出口型线整体凸出于所述叶轮的轮毂的外缘，包括第一曲线段及第二曲线段，所述第一曲线段的第一端与所述叶片子午面的叶顶型线的尾端连接，所述第一曲线段的第二端与所述第二曲线段的第一端连接，所述第二曲线段的第二端与所述叶片子午面的轮毂型线的尾端连接；

所述第一曲线段凸出于所述叶顶型线的尾端及所述轮毂型线的尾端，所述第二曲线段凸出于所述轮毂型线的尾端，且凹陷于所述叶顶型线的尾端；

所述第一曲线段与所述第二曲线段的连接点位于所述叶片子午面的中骨线较靠近所述叶顶型线的一侧；

所述中骨线为位于所述叶顶型线及所述轮毂型线的中间的线。

在一个具体的实施方案中，所述第一曲线段与所述第二曲线段光滑过渡连接。

在另一个具体的实施方案中，所述叶轮出口型线采用五点光滑连线构成；

其中，所述叶轮出口型线的五点包括第一控制点、第二控制点、第三控制点、第四控制点以及第五控制点；

所述第一控制点为所述叶轮出口型线与所述叶顶型线的交点，所述第五控制点为所述叶轮出口型线与所述轮毂型线的交点；

所述第一控制点、所述第二控制点、所述第三控制点、所述第四控制点以及所述第五控制点到所述叶轮的顶端的距离分别为B1、B2、B3、B4以及B5，

B1＜B2＜B3＜B4＜B5；

所述第一控制点、所述第二控制点、所述第三控制点、所述第四控制点以及所述第五控制点到所述叶轮的轴心线的距离分别为D1、D2、D3、D4以及D5，

D5＜D4＜D3＜D1＜D2。

在另一个具体的实施方案中，沿着所述叶轮的径向，所述第一控制点、所述第二控制点、所述第三控制点、所述第四控制点以及所述第五控制点依次等间距间隔设置；

D3＞（D1+D5）/2；

D4＜（D3+D5）/2。

根据本实用新型的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本实用新型范围内，是本实用新型具体实施方式的一部分。

现有技术中的轮毂型线的长度大于叶顶型线的长度，而越靠近边界层附近，气流受到的黏性阻力越大，速度越低，叶顶型线附近的气流速度大于轮毂型线附近的气流速度，使得叶轮出口端存在气流分布不均匀的问题。本实用新型通过设置叶轮出口型线整体凸出于叶轮的轮毂的外缘，即增长了叶顶型线的长度，降低了该部分的气流速度，从而降低了叶轮出口端气流分布的不均匀性。此外，设置第一曲线段凸出于叶顶型线的尾端及轮毂型线的尾端，而此部分气流速度受边界层的黏性阻力较小，通过增加这部分的长度，降低了该部分的气流速度。而第二曲线段所对应的那部分气流受轮毂型线的影响，气流速度要小于第一曲线段所对应的那部分气流速度，因此，通过设置第二曲线段凸出于轮毂型线的尾端，且凹陷于叶顶型线的尾端，即长度大于轮毂型线但小于叶顶型线来适当降低该部分气流速度，从而实现了对整个叶轮出气口的气流速度的调节，进而抑制了叶轮出口处气流分离，提高了叶轮的做功能力。

为了实现上述第二个目的，本实用新型提供了如下方案：

一种叶轮，包括叶片及轮毂；

所述叶片设置在所述轮毂上，且所述叶片的尾缘型线如上述中任意一项所述的叶轮出口型线。

在一个具体的实施方案中，所述叶片包括第一叶片及第二叶片；

所述第一叶片及所述第二叶片的个数均为多个，且交错均布在所述轮毂的轮毂面上。

在另一个具体的实施方案中，所述第一叶片的头端延伸至靠近所述轮毂的轴心线的一端，所述第二叶片的头端与所述轮毂的轴心线相距预设距离。

由于本实用新型提供的叶轮包含上述任意一项中的叶轮出口型线，因此，叶轮出口型线所具有的有益效果均是本实用新型提供的叶轮所包含的。

为了实现上述第三个目的，本实用新型提供了如下方案：

一种压气机，包括扩压器及如上述所述的叶轮；

所述叶轮的气体出口与所述扩压器的气体入口连通。

由于本实用新型提供的压气机包含上述任意一项中的叶轮，因此，叶轮所具有的有益效果均是本实用新型提供的压气机所包含的。

为了实现上述第四个目的，本实用新型提供了如下方案：

一种增压器，包括如上述所述的压气机或者如上述所述的叶轮。

由于本实用新型提供的增压器包含上述中的叶轮出口型线或者叶轮，因此，叶轮出口型线或者叶轮所具有的有益效果均是本实用新型提供的增压器所包含的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出新颖性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的叶轮出口型线位于叶片子午面中的示意图；

图2为图1的局部放大示意图；

图3为本实用新型提供的叶轮的结构示意图；

图4为本实用新型提供的叶轮出口型线改进前后叶轮做功的示意图。

图 1-图4中：

叶轮1000、叶轮出口型线100、叶片400、第一叶片401、第二叶片402、叶片子午面200、轮毂300、轮毂型线202、第一曲线段101、第二曲线段102、第一控制点103、第二控制点104、第三控制点105、第四控制点106、第五控制点107、叶顶型线201、连接点108。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图1-图4，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出新颖性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶面”、“底面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

结合图1-图2所示，本实用新型一方面提供了一种叶轮出口型线100，具体地，叶轮出口型线100为叶轮1000的尾缘向叶轮1000的叶片子午面200的投影而形成的曲线。需要说明的是，叶片子午面200为过叶轮1000的轴心线的纵向剖面。

现有技术中存在轮毂型线202的长度大于叶顶型线201的长度，而叶顶型线201附近的气流速度大于轮毂型线202附近的气流速度，使得叶轮1000出口端存在气流分布不均匀的问题。本实用新型通过设置叶轮出口型线100整体凸出于叶轮1000的轮毂300的外缘，即增长了叶顶型线201的长度，降低了该部分的气流速度，从而降低了叶轮1000出口端气流分布的不均匀性。

如图2所示，叶轮1000型线包括第一曲线段101及第二曲线段102，第一曲线段101的第一端与叶片子午面200的叶顶型线201的尾端连接，第一曲线段101的第二端与第二曲线段102的第一端连接，第二曲线段102的第二端与叶片子午面200的轮毂型线202的尾端连接。

需要说明的是，叶顶型线201的尾端是指叶顶向叶片子午面200的投影靠近叶轮1000的出气口的一端；轮毂型线202的尾端是指轮毂300向叶片子午面200的投影靠近叶轮1000的出气口的一端。

第一曲线段101凸出于叶顶型线201的尾端及轮毂型线202的尾端，第一曲线段101所对应的一部分的气流速度受边界层的黏性阻力较小，通过增加这部分的长度，降低了该部分的气流速度。

而第二曲线段102所对应的一部分气流受轮毂型线202的影响，气流速度要小于第一曲线段101所对应的一部分气流速度，因此，通过设置第二曲线段102凸出于轮毂型线202的尾端，且凹陷于叶顶型线201的尾端，即长度大于轮毂型线202但小于叶顶型线201来适当降低该部分气流速度，从而实现了对整个叶轮1000出气口的气流速度的调节，进而抑制了叶轮1000出口处气流分离，提高了叶轮1000的做功能力。

具体地，第一曲线段101与第二曲线段102的连接点108位于叶片子午面200的中骨线较靠近叶顶型线201的一侧，避免第一曲线段101过长导致的叶轮1000的出气口气流整体速度减慢。

需要说明的是，中骨线为位于叶顶型线201及轮毂型线202的中间的线。

在一些实施例中，第一曲线段101与第二曲线段102光滑过渡连接，避免了尖角等存在造成的局部气流速度突变造成气流分离的问题。

在一些实施例中，叶轮出口型线100采用五点光滑连线构成，其中，叶轮出口型线100的五点包括第一控制点103、第二控制点104、第三控制点105、第四控制点106以及第五控制点107，第一控制点103为叶轮出口型线100与叶顶型线201的交点，第五控制点107为叶轮出口型线100与轮毂型线202的交点。

第一控制点103、第二控制点104、第三控制点105、第四控制点106以及第五控制点107到叶轮1000的顶端的距离分别为B1、B2、B3、B4以及B5，且B1＜B2＜B3＜B4＜B5。

第一控制点103、第二控制点104、第三控制点105、第四控制点106以及第五控制点107到叶轮1000的轴心线的距离分别为D1、D2、D3、D4以及D5。

其中，D5＜D4＜D3＜D1＜D2，也就是说，第二控制点104所延伸出轮毂300的边缘的长度最长。

需要说明的是，第二控制点104选择为叶轮1000的出气口原始气流速度最大的点，通过设置第二控制点104所延伸出轮毂300的边缘的长度最长，有效降低了第二控制点104所对应的气流速度，从而避免了叶轮1000在气体出口处气流分离。

还需要说明的是，设置五点连线构成叶轮出口型线100仅是本实用新型的一个具体实施方式，在实际应用中，也可以设置为六点、七点或者七点以上连线构成叶轮出口型线100，当然，也可以设置为四点或者四点以下连线构成叶轮出口型线100。

进一步地，沿着叶轮1000的径向，第一控制点103、第二控制点104、第三控制点105、第四控制点106以及第五控制点107依次等间距间隔设置，且经过多次试验，得到当 D3＞（D1+D5）/2， D4＜（D3+D5）/2时，叶轮1000气体出口的气流速度分布最均匀。

如图4所示，改进后的叶轮1000的效率和压比明显提高，压比提升4%，效率提升1%左右。

具体地，上述叶轮出口型线100采用下述方法设计而成，具体包括：

步骤S1：获取叶轮1000的叶片子午面200；

步骤S2：设定叶轮1000的气体出口的边界条件，并进行仿真分析，获取叶轮1000的气体出口处的速度分布曲线；

步骤S3:对获取的速度分布曲线进行二次曲线公式拟合，并取拟合后的速度分布曲线中的预设个点作为定位点，并获取各个定位点的坐标；

步骤S4:根据各个定位点的坐标进行调整；

步骤S5:对调整后的叶轮1000进行仿真分析；

步骤S6:判断调整后获取的速度分布曲线是否满足预设要求，若是，则获取如上述中任意一项实施例中的叶轮出口型线100，若否，则转步骤S4。

需要说明的是，预设要求包括叶轮1000的压比及叶轮1000做功的效率等。

如图3所示，本实用新型第二方面提供了一种叶轮1000，包括叶片400及轮毂300，叶片400设置在轮毂300上，且叶片400的尾缘型线如上述中任意一项实施例中的叶轮出口型线100。

进一步地，本实用新型公开了叶片400包括第一叶片401及第二叶片402，第一叶片401及第二叶片402的个数均为多个，且交错均布在轮毂300的轮毂面上，第一叶片401的头端延伸至靠近轮毂300的轴心线的一端，第二叶片402的头端与轮毂300的轴心线相距预设距离，使得气流先进入相邻2个第一叶片401之间，增大了进气流量，避免了相邻叶片400之间堵塞的问题，再经过第二叶片402分流，避免了减少叶片400数量导致的压比降低的问题。

需要说明的是，预设距离具体依据需要进行设定，并不限于某一或者某些特定值。

由于本实用新型提供的叶轮1000包含上述任意一项实施例中的叶轮出口型线100，因此，叶轮出口型线100所具有的有益效果均是本实用新型提供的叶轮1000所包含的。

本实用新型第三方面提供了一种压气机，包括扩压器及如上述实施例中的叶轮1000，叶轮1000的气体出口与扩压器的气体入口连通。

由于本实用新型提供的压气机包含上述任意一项实施例中的叶轮1000，因此，叶轮1000所具有的有益效果均是本实用新型提供的压气机所包含的。

本实用新型第四方面提供了一种增压器，包括如上述实施例中的压气机或者如上述实施例中的叶轮1000。

由于本实用新型提供的增压器包含上述实施例中的叶轮出口型线100或者叶轮1000，因此，叶轮出口型线100或者叶轮1000所具有的有益效果均是本实用新型提供的增压器所包含的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种叶轮出口型线，其特征在于，所述叶轮出口型线为叶轮的尾缘向所述叶轮的叶片子午面的投影而形成的曲线；

所述叶轮出口型线整体凸出于所述叶轮的轮毂的外缘，包括第一曲线段及第二曲线段，所述第一曲线段的第一端与所述叶片子午面的叶顶型线的尾端连接，所述第一曲线段的第二端与所述第二曲线段的第一端连接，所述第二曲线段的第二端与所述叶片子午面的轮毂型线的尾端连接；

所述第一曲线段凸出于所述叶顶型线的尾端及所述轮毂型线的尾端，所述第二曲线段凸出于所述轮毂型线的尾端，且凹陷于所述叶顶型线的尾端；

所述第一曲线段与所述第二曲线段的连接点位于所述叶片子午面的中骨线较靠近所述叶顶型线的一侧；

所述中骨线为位于所述叶顶型线及所述轮毂型线的中间的线。

2.根据权利要求1所述的叶轮出口型线，其特征在于，所述第一曲线段与所述第二曲线段光滑过渡连接。

3.根据权利要求1或2所述的叶轮出口型线，其特征在于，所述叶轮出口型线采用五点光滑连线构成；

其中，所述叶轮出口型线的五点包括第一控制点、第二控制点、第三控制点、第四控制点以及第五控制点；

所述第一控制点为所述叶轮出口型线与所述叶顶型线的交点，所述第五控制点为所述叶轮出口型线与所述轮毂型线的交点；

所述第一控制点、所述第二控制点、所述第三控制点、所述第四控制点以及所述第五控制点到所述叶轮的顶端的距离分别为B1、B2、B3、B4以及B5，

B1＜B2＜B3＜B4＜B5；

所述第一控制点、所述第二控制点、所述第三控制点、所述第四控制点以及所述第五控制点到所述叶轮的轴心线的距离分别为D1、D2、D3、D4以及D5，

D5＜D4＜D3＜D1＜D2。

4.根据权利要求3所述的叶轮出口型线，其特征在于，沿着所述叶轮的径向，所述第一控制点、所述第二控制点、所述第三控制点、所述第四控制点以及所述第五控制点依次等间距间隔设置；

D3＞（D1+D5）/2；

D4＜（D3+D5）/2。

5.一种叶轮，其特征在于，包括叶片及轮毂；

所述叶片设置在所述轮毂上，且所述叶片的尾缘型线如权利要求1-4中任意一项所述的叶轮出口型线。

6.根据权利要求5所述的叶轮，其特征在于，所述叶片包括第一叶片及第二叶片；

所述第一叶片及所述第二叶片的个数均为多个，且交错均布在所述轮毂的轮毂面上。

7.根据权利要求6所述的叶轮，其特征在于，所述第一叶片的头端延伸至靠近所述轮毂的轴心线的一端，所述第二叶片的头端与所述轮毂的轴心线相距预设距离。

8.一种压气机，其特征在于，包括扩压器及如权利要求5-7中任意一项所述的叶轮；

所述叶轮的气体出口与所述扩压器的气体入口连通。

9.一种增压器，其特征在于，包括如权利要求8所述的压气机或者如权利要求5-7中任意一项所述的叶轮。

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