流量系数0.0354管线压缩机模型级及叶轮设计方法与流程

技术特征：

1.一种流量系数0.0354管线压缩机模型级，其特征在于：包括叶轮(1)、无叶扩压器(2)、弯道(3)及回流器(4)，其中叶轮(1)位于模型级的入口位置，在叶轮(1)的出口设有无叶扩压器(2)，所述回流器(4)位于模型级的出口位置，无叶扩压器(2)与回流器(4)之间通过弯道(3)相连通；所述模型级的机器马赫数M_u2＝0.35～0.65，设计点流量系数Φ₁＝0.0354，设计点能头系数τ＝0.605，各马赫数下设计流量系数工况下的多变效率η_pol＝0.849～0.854，能应用的流量范围为设计点的60％-150％。

2.根据权利要求1所述的流量系数0.0354管线压缩机模型级，其特征在于：所述流量系数0.0354管线压缩机模型级的叶轮轮毂比ds/D2＝0.40，所述ds为轮毂直径、D2为叶轮外径。

3.根据权利要求1所述的流量系数0.0354管线压缩机模型级，其特征在于：所述叶轮(1)为闭式的三元叶轮，三元叶轮的基本参数如下：

叶轮(1)出口直径D₂＝450mm，叶片数Z＝17，叶轮相对出口宽度b₂为叶轮出口宽度，该叶轮靠近轮盖和轮盘侧叶片进口安装角β1As和β1Ah分别为8.6°和18°，叶轮靠近轮盖和轮盘侧的出口叶片角β2As和β2Ah均为38°。

4.根据权利要求1所述流量系数0.0354管线压缩机模型级，其特征在于：所述叶轮(1)的轮盖侧和轴盘侧的子午流道分别由两段圆弧相切而成，且两段圆弧分别相切于两直线段；所述无片扩压器(2)的轮盖和轴盘侧的子午型线均由一段直线构成；所述轴盘侧的子午型线垂直于轴向。

5.根据权利要求1所述流量系数0.0354管线压缩机模型级，其特征在于：所述无片扩压器(2)进口宽度和叶轮(1)出口宽度的比b3/b2为1，同时叶片扩压器(2)出口宽度和叶片扩压器(2)进口宽度的比b4/b3约为0.844，所述：b2为叶轮出口宽度，b3为扩压器进口宽度，b4为扩压器出口宽度。

6.根据权利要求1所述的流量系数0.0354管线压缩机模型级，其特征在于：所述无片扩压器(2)入口相对位置出口相对位置所述D2为叶轮直径，D3为扩压器进口位置的直径，D4为扩压器出口位置的直径。

7.根据权利要求1所述的流量系数0.0354管线压缩机模型级，其特征在于：所述弯道(3)的进出口宽度比b₅/b₄为1.199，所述b5为弯道出口宽度。

8.根据权利要求1所述的流量系数0.0354管线压缩机模型级，其特征在于：所述回流器(4)叶片采用全高香蕉翼型叶片，叶片数为Z＝24，叶片入口相对位置D₅/D₂＝1.581，入口安装角为18°，叶片出口相对位置D₆/D₂＝0.72，出口安装角为98.63°，所述D5为回流器叶片入口位置的直径，D4为回流器叶片出口位置的直径。

9.根据权利要求1所述的流量系数0.0354管线压缩机模型级，其特征在于：所述回流器(4)轮盖侧子午型线为一竖直直线段，与弯道轮盖侧圆弧相切；轴盘侧子午型线为一斜线段，与弯道轴盘侧圆弧相切；回流器出口段盖盘侧和轴盘侧分别由两条圆弧及与圆弧相切的直线段组成。

10.一种设计权利要求1-9任一项所述流量系数0.0354管线压缩机模型级中叶轮的方法，其特征在于，包括：

通过一维热力设计，获得叶轮进口安装角β_1A、叶轮出口安装角β_2A，以及叶轮出口宽度b2；

根据叶轮轮毂比ds/D2及给定的叶轮直径确定轮毂直径；

通过进口相对速度w₁最小的原则计算叶轮进口直径D₀；

根据进出口叶片的Beta角呈线性变化分布而获取叶片初步造型；

将所得到的叶轮的流道三维模型进行网格划分；

将生成的网格导入CFD分析软件中，采用Spalart-Allmaras湍流模型对该叶轮进行3D粘性流场分析；分析的进口边界条件为总温、总压，分析的出口边界条件为质量流量出口；

对CFD分析所得的叶轮流场结果进行分析，当叶轮流场不符合设计要求时，则调整叶轮子午及叶片型线的匹配，通过修改叶片beta角分布、子午型线和CFD分析的反复迭代，最终使得所得的叶轮流场满足设计要求；所述设计要求包括叶轮在叶高截面上，叶轮在流道中间的流动无流动分离；叶轮的子午流道上无流动分离；叶轮的出口气流角分布均匀；出口静压分布均匀；压力面和吸力面的叶片的相对速度近似呈橄榄型分布。