离心压缩机优化设计思路概述

离心压缩机优化设计思路概述设计一台离心压气机包括多方面的内容，主要有结构设计，通流部分的选择和计算，强度与振动计算，工艺设计，自动控制和调节，以及驱动型式等方面。压缩机是把原动机的机械能转变为气体能量的一种机械，分为容积式和透平式两种。透平式压缩机是一种叶片式旋转机械，其中气体压力的提高是利用叶片和气体的相互作用来实现的按照结构分为离心式压缩机和轴流式压缩机两种。离心式压缩机中气体压力的提高，是由于气体流经叶轮时，由于叶轮旋转，使气体受到离心力的作用而产生压力，与此同时气体获得速度，而气体流过叶轮，扩压器等扩张通道时，气体的流动速度又逐渐减慢从而使气体压力得到提高。设计一台离心压缩机包括多方面的内容，主要需解决结构设计，通流部分的选择和计算，强度与振动计算，工艺设计，自动控制和调节，以及驱动型式等问题。本文主要讨论前两项。在离心压缩机设计方法上，先后出现了几何设计方法，二维气动设计方法，准三维气动设计方法，全三维气动设计方法。以这些方法为理论基础，建立了离心压缩机计算机辅助集成设计系统。这种设计系统的建立，为高性能离心压缩机设计提供了有效工具。最早用于离心压缩机叶轮叶片的成形方法是几何成型方法，这是一种比较简单的成型方法。国内增压器研究领域在 50 年代从前苏联引进的径向叶片的“双回转中心法”是几何成型方法中的代表，并在国内涡轮增压器领域得到广泛的应用。该方法成型规律比较简单，使用该方法设计前倾后弯曲线不太可能。于是产生了离心压缩机叶轮的“骨架成型法”，这种方法可以弥补“双补转中心法”的不足。但是，成型后弯叶片时，需要数控铣床。早期设计离心压缩机叶轮时，设计人员认为叶片型线是由二次曲线组成的，如使用圆弧线，抛物线等代表叶型、轮缘、轮毂型线形状。使用二次曲线表示的叶片型线形状的一般表达式为：=ar2+2brz4-cz14-2dr+2ez+f式中，r 为半径，z 为叶轮轴向坐标，a,b,c,d,e,f 为系数。系数决定叶轮进口角度和叶型型线。Eckerdt 即采用上式设计了 Eckerdt 叶轮。Whitfield 等人认为叶轮型线可由下式表示：{(卩十 a)/冲+{(z+e)/dY=1式中，既可代表半径 r 也可代表周向角度 e。Krain 提出了一个更为复杂的表达式来定义离心压缩机叶片型线。随着设计、制造技术的进步，离心压缩机几何设计中广泛采用的一种成型方法是 Bezier 多项式法。对于离心压缩机叶轮的几何成型方法，由于在叶片成型过程中没有考虑叶片表面...