CN211550074U - 一种具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮，包括轮毂(1)；轮毂(1)的上表面四周，围绕轮毂(1)的垂直中心轴线，沿周向等间隔交叉分布有多对叶片组；每对叶片组包括间隔分布的一个长叶片(2)和一个分流叶片(3)；长叶片(2)和分流叶片(3)均为叶型叶片；长叶片(2)和分流叶片(3)的厚度分布曲线，符合贝塞尔Bezier样条曲线。本实用新型公开的具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮，结构设计科学，叶轮的叶片厚度分布曲线，符合高次Bezier样条曲线，能够精确控制压气机叶轮压力面和吸力面的厚度，在保证叶片强度的情况下，更好地控制气体流向，使空气在同规格增压器中得到更高的压比。
Description
技术领域
本实用新型涉及涡轮增压器技术领域，特别是涉及一种具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮。
背景技术
涡轮增压技术，是利用发动机废气推动涡轮增压器中的涡轮转动，并带动压气机叶轮旋转，压气机叶轮再将空气进行压缩，并将压缩后的空气充入发动机。为了让同尺寸的发动机拥有更高的燃烧效率、更好的燃油经济性以及更高的扭矩特性，必须提升压气机叶轮的性能。
但是，现有普通的压气机叶轮，由于结构设计不合理，会出现叶片强度不足，自振频率低、叶轮的气动性能差等设计缺陷，影响了压气机的整体性能。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮。
为此，本实用新型提供了一种具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮，包括轮毂；
轮毂的上表面四周，围绕轮毂的垂直中心轴线，沿周向等间隔交叉分布有多对叶片组；
每对叶片组包括间隔分布的一个长叶片和一个分流叶片；
长叶片和分流叶片均为叶型叶片；
长叶片和分流叶片的厚度分布曲线，符合贝塞尔Bezier样条曲线。
其中，长叶片和分流叶片的厚度分布曲线，符合高阶贝塞尔Bezier样条曲线。
其中，压力面的厚度，与吸力面的厚度之间的比值，等于预设固定比例；
其中，压力面的厚度等于叶片压力面与中弧面之间的距离，吸力面的厚度等叶片吸力面与中弧面之间的距离；
叶片包括长叶片或分流叶片。
其中，压力面的厚度，与吸力面的厚度之间的比值，等于1：1，或者(0.8～1.2)：1。
其中，叶片的最大厚度处与叶片进气端之间的流线弧长，和叶片整体流线弧长之比的数值范围为0.3～0.4；
叶片包括长叶片或分流叶片。
其中，叶片的最大厚度与具有最大厚度的位置点对应的中弧线的整体弧长之间的比例为0.05～0.08；
叶片包括长叶片或分流叶片。
由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮，其结构设计科学，叶轮的叶片厚度分布曲线，符合高次(3-5阶)Bezier样条曲线，能够精确控制压气机叶轮压力面和吸力面的厚度，在保证叶片强度的情况下，更好地控制气体流向，使空气在同规格增压器中得到更高的压比，显著提升增压器的工作效率，有效节约能源。
对于本实用新型，能够精确控制叶片的各点厚度，改善叶轮的气动性能和叶片自振频率，另外，在满足强度的情况下，可以使叶轮重量减轻，减小惯性。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮，一种实施例的立体结构示意图；
图2为本实用新型提供的一种具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮，在具有的叶轮θ-M’坐标系中，显示的一个长叶片的中弧面的示意图；
图3为本实用新型提供的一种具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮，具有的叶轮θ-M’曲线的示意图
图4为本实用新型提供的一种具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮，叶轮厚度分布样条分布模型示意图；
图5为本实用新型提供的一种具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮，叶轮厚度压力面、吸力面厚度曲线分布示意图；
图中，1为轮毂，2为长叶片，3为分流叶片。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
参见图1至图5所示，本实用新型提供了一种具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮，包括轮毂1；
轮毂1的上表面四周，围绕轮毂1的垂直中心轴线，沿周向等间隔交叉分布有多对叶片组；
每对叶片组包括间隔分布的一个长叶片2和一个分流叶片3；
长叶片2和分流叶片3均为叶型叶片；
长叶片2和分流叶片3的厚度分布曲线，符合贝塞尔Bezier样条曲线。
在本实用新型中，具体实现上，长叶片2和分流叶片3的厚度分布曲线，符合高阶(例如3～5阶)贝塞尔Bezier样条曲线。
需要说明的是，对于本实用新型，叶轮的叶片厚度分布曲线，符合高次(3-5阶)Bezier样条曲线，能够精确控制压气机叶轮压力面和吸力面的厚度，在保证叶片强度的情况下，更好地控制气体流向，使空气在同规格增压器中得到更高的压比，显著提升增压器的工作效率，有效节约能源。
需要说明的是，对于本实用新型，图2中，关于θ-M’坐标系，θ为叶片旋转方向角度，M’为叶片子午面弧长对半径积分
s为叶片子午面弧长。
在本实用新型中，具体实现上，压力面的厚度，与吸力面的厚度之间的比值，等于预设固定比例；
其中，压力面的厚度等于叶片压力面与中弧面之间的距离，吸力面的厚度等叶片吸力面与中弧面之间的距离；
叶片包括长叶片或分流叶片。
具体实现上，压力面的厚度，与吸力面的厚度之间的比值，等于1：1，或者(0.8～1.2)：1。
在本实用新型中，具体实现上，叶片(长叶片2或分流叶片3)的最大厚度处，对应与叶片(长叶片2或分流叶片3)的进气端(即叶片顶部的进气边缘)之间的流线弧长，和叶片(长叶片2或分流叶片3)整体流线弧长之比的数值范围为0.3～0.4，能够使叶片的自振频率得到提高。
在本实用新型中，具体实现上，叶片(长叶片2或分流叶片3)的最大厚度与具有最大厚度的位置点对应的中弧线(即长叶片2或分流叶片的中弧线)的整体弧长之间的比例为0.05～0.08，能够提高叶轮压比，同时出口气流均匀性提高，叶轮效率得到提升。
需要说明的是，对于本实用新型，压气机叶轮的结构包括轮毂、多个长叶片和多个分流叶片，长叶片和分流叶片数量相等，围绕压气机叶轮的轴线方向，交错均匀分布在叶轮的轮毂上。
在设计压气机叶轮的叶片时，首先定义叶片的中弧面(具体可以为符合贝塞尔Bezier曲线的中弧线所获得的中弧面，具体体现为：如图1所示的长叶片的侧面)，之后以中弧面为基准分别向压力面和吸力面确定厚度分布曲线。对于现有技术，一般在去除拔模角度等条件后，以经验值确定厚度尺寸，在实际使用中常常会由于特殊情况出现叶片强度不足，自振频率低等设计缺陷。
因此，为了在保证叶轮叶片强度的情况下能更好地控制气体流向，使空气在同尺幅的增压器中得到更高的压比，提升增压器工作效率，有效节约能源，在本实用新型中，要求严格控制压气机叶轮的厚度分布曲线。
对于本实用新型，具体实现上，如图2所示，长叶片2具有中弧面20。如图3所示，在叶轮θ-M'曲线中，中弧线21的上下两侧，具有吸力边41和压力边42。需要说明的是，β1和β2为叶片相应位置的叶片气流角，即叶片型面与气流方向的夹角，叶轮设计的重要参数，β1为叶片进口位置的叶片气流角，β2为叶片出口位置的叶片气流角，这个角度的大小，将影响气体流经叶片的气流速度，影响气动性能效率压比。
如图4所示，对于叶轮的厚度分布样条分布模型，包括轮毂厚度分布曲线A，以及轮罩厚度分布曲线B。在图4中，横坐标S％为轮毂(轮罩)在子午面曲线弧长S的比例份数，弧长全长为1，纵坐标为叶片厚度。
如图5所示，叶片厚度分布曲线定义，在θ-M'平面坐标，可以求解各个流线点对应吸力面(或者压力面)数据。
综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮，其结构设计科学，能够通过控制叶片的中弧面两侧的轮毂曲线边缘和轮罩曲线边缘的形状，有效防止空气回流，大大提高了压气机效率，进而提升整个涡轮增压器的效率，能够有效解决现有叶轮存在的技术不足。
对于本实用新型，能够精确控制叶片的各点厚度，改善叶轮的气动性能和叶片自振频率，另外，在满足强度的情况下，可以使叶轮重量减轻，减小惯性。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮，其特征在于，包括轮毂(1)；
轮毂(1)的上表面四周，围绕轮毂(1)的垂直中心轴线，沿周向等间隔交叉分布有多对叶片组；
每对叶片组包括间隔分布的一个长叶片(2)和一个分流叶片(3)；
长叶片(2)和分流叶片(3)均为叶型叶片；
长叶片(2)和分流叶片(3)的厚度分布曲线，符合贝塞尔Bezier样条曲线。
2.如权利要求1所述的具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮，其特征在于，长叶片(2)和分流叶片(3)的厚度分布曲线，符合高阶贝塞尔Bezier样条曲线。
3.如权利要求1所述的具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮，其特征在于，压力面的厚度，与吸力面的厚度之间的比值，等于预设固定比例；
其中，压力面的厚度等于叶片压力面与中弧面之间的距离，吸力面的厚度等叶片吸力面与中弧面之间的距离；
叶片包括长叶片或分流叶片。
4.如权利要求3所述的具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮，其特征在于，压力面的厚度，与吸力面的厚度之间的比值，等于1：1，或者(0.8～1.2)：1。
5.如权利要求1所述的具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮，其特征在于，叶片的最大厚度处与叶片进气端之间的流线弧长，和叶片整体流线弧长之比的数值范围为0.3～0.4；
叶片包括长叶片或分流叶片。
6.如权利要求1所述的具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮，其特征在于，叶片的最大厚度与具有最大厚度的位置点对应的中弧线的整体弧长之间的比例为0.05～0.08；
叶片包括长叶片或分流叶片。
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| CN201922424140.2U CN211550074U (zh) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 一种具有高性能叶片的涡轮增压器压气机叶轮 |
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| CN (1) | CN211550074U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114876864A (zh) * | 2022-04-11 | 2022-08-09 | 哈尔滨工业大学 | 微涡轮和具有该微涡轮的呼吸机 |
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2019
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