降低增压器气动噪声的叶轮的制作方法

本实用新型涉及涡轮增压器技术领域，特别是一种降低涡轮增压器气动噪声的叶轮。

背景技术：

目前，随着涡轮增压器在乘用车上的大力普及，乘用车整车NVH水平的大力提高。人们的需求已经从单纯的没有异响转变为对车内声学品质的高要求。由于增压器的高转速这一特性，增压器产生的高频噪声难以被外界环境噪声屏蔽，从而容易导致涡轮增压器噪声传入驾驶舱，给车内乘客造成极大的困扰，同时也降低整车的声品质水平。

涡轮增压器的气动噪声，尤其是叶轮产生的气动噪声一直是涡轮增压器行业的降噪难题。涡轮增压器噪声从产生机理来看，可以分为结构噪声与气动噪声。而叶轮作为涡轮增压器的核心气动元件，是产生涡轮增压器气动噪声的最主要部位。叶轮叶片型线、流道形状、大小等均是影响涡轮增压器气动噪声大小的重要因素。如何通过设计低噪叶轮，是设计低噪涡轮增压器的重要部分，也符合涡轮增压器技术发展的必然趋势。

涡轮增压器叶轮在高速旋转过程中会产生压力脉动，该压力脉动会沿压气机出口到中冷器的管路以及压气机进口与空滤之间的管道传播形成压力脉动波，脉动波会导致管壁振动，振动的管壁将向外辐射噪声，造成对乘客和司机的噪声干扰。试验证明，叶轮进口产生的脉动波主要通过压气机进口管路向外界辐射。而该脉动波的生成主要与叶轮叶片进口设计机加型线及形状有关，所以如何在叶轮设计阶段进行优化噪声优化设计，则一直是业内高难度的课题。

现有的涡轮增压器叶轮如附图1所示，所述的叶轮包括轮毂1、复数片长叶片2和复数片短叶片3，长叶片2和短叶片3呈交错状均匀分布在轮毂1上。长叶片2叶片轮缘的机加型线L1及短叶片3叶片轮缘的机加型线L2为圆弧形，其曲率半径相同，长叶片2的叶片出口角与短叶片3的叶片气流出口角同为a1。

由于长叶片2的叶片轮缘机加型线L1和短叶片3叶片轮缘的机加型线L2其气流出口的弧线曲率半径及气流出口角a1过小，气流在进入压气机时，长叶片2叶片轮缘机加型线L1及短叶片3叶片轮缘机加型线L2的两端结合处由于发生叶片截面形状突变而产生紊流与漩涡，漩涡在释放过程中会产生强烈的压力脉动，形成气动噪声。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种降低增压器气动噪声的叶轮，通过改进叶片轮缘机加型线来消除或减弱压力脉动，进而有效降低增压器进口的气动噪声。

本实用新型的技术方案是：降低增压器气动噪声的叶轮，所述的叶轮包括轮毂、复数片长叶片和复数片短叶片，长叶片和短叶片呈交错状均匀分布在轮毂上。

长叶片叶片轮缘的机加型线h1由直线段h3、第一圆弧段h4及第二圆弧段h5组成，直线段h3与第一圆弧段h4的连接处及第一圆弧段h4与第二圆弧段h5的连接处分别采用圆弧过渡。其中，直线段h3的长度为0.09～0.1h1，第一圆弧段h4的长度为0.45～0.47h1，第二圆弧段h5的长度为0.43～0.45h1。第二圆弧段h5的曲率半径大于第一圆弧段h4的曲率半径，并大于现有叶轮长叶片叶片轮缘机加型线L1的曲率半径。长叶片的叶片出口角为a2，a2大于现有叶轮长叶片的叶片气流出口角a1。

短叶片叶片机加型线h2的轮缘与长叶片叶片机加型线h1的轮缘结构相同，由直线段h3、第一圆弧段h4及第三圆弧段h6组成，其中，第三圆弧段h6的长度为0.1～0.15h1。

本实用新型经过仿真优化设计及试验验证，将现有叶轮长叶片及短叶片的机加型线由一段圆弧改为多段圆弧过渡，增大了叶轮轮缘线的弧长，增大了叶片气流进口圆弧段的曲率半径，并增大了叶片气流出口角a2的角度，使叶轮轮缘机加型线过渡更加平缓，有效避免了气流在进入压气机时由于叶轮轮缘机加型线两端结合处由于发生叶片截面形状突变而产生紊流与漩涡，使气流在流入叶轮流道后，进入压气机流道时过渡更加平缓。

与此同时，相应的压壳与叶轮的配合型线也参照叶轮的尺寸进行改进，保证了气流在叶轮与压壳配合的间隙之间流动时，能避免因为气流转角过于急促而产生紊流与漩涡，漩涡释放后产生压力脉动而导致气动噪声产生。该压力脉动得到消除或减弱后，进而有效降低增压器进口的气动噪声。

本实用新型与现有技术相比具有如下特点：

本实用新型提供的叶轮其气动噪声相较于原有的叶轮机加线采用一条圆弧过渡的叶轮，能有效降低压气机进口处的压力脉动，从而有效降低压气机叶轮的气动噪声，在高速段的降低更加显著。对叶轮气动噪声的总水平，最大能降低4~5dB(A)，并且对叶轮的性能无明显影响。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的详细结构作进一步描述。

附图说明

附图1为现有的涡轮增压器叶轮结构示意图；

附图2为附图1的A-A剖视图；

附图3为附图2中的I部放大图；

附图4为降低增压器气动噪声的叶轮结构示意图；

附图5为附图4的B-B剖视图；

附图6为附图5中的II部放大图。

具体实施方式

实施例一、降低增压器气动噪声的叶轮，所述的叶轮包括轮毂1、六片长叶片4和六片短叶片5，长叶片4和短叶片5呈交错状均匀分布在轮毂1上。

长叶片4叶片轮缘的机加型线h1由直线段h3、第一圆弧段h4及第二圆弧段h5组成，直线段h3与第一圆弧段h4的连接处及第一圆弧段h4与第二圆弧段h5的连接处分别采用圆弧过渡。其中，直线段h3的长度为0.09h1，第一圆弧段h4的长度为0.47h1，第二圆弧段h5的长度为0.43h1。第二圆弧段h5的曲率半径大于第一圆弧段h4的曲率半径，并大于现有叶轮长叶片2叶片轮缘机加型线L1的曲率半径。长叶片4的叶片出口角为a2，a2大于现有叶轮长叶片2的叶片气流出口角a1。

短叶片5叶片机加型线h2的轮缘与长叶片4叶片机加型线h1的轮缘结构相同，由直线段h3、第一圆弧段h4及第三圆弧段h6组成，其中，第三圆弧段h6的长度为0.1h1。

实施例二、降低增压器气动噪声的叶轮，所述的叶轮包括轮毂1、六片长叶片4和六片短叶片5，长叶片4和短叶片5呈交错状均匀分布在轮毂1上。

长叶片4叶片轮缘的机加型线h1由直线段h3、第一圆弧段h4及第二圆弧段h5组成，直线段h3与第一圆弧段h4的连接处及第一圆弧段h4与第二圆弧段h5的连接处分别采用圆弧过渡。其中，直线段h3的长度为0.1h1，第一圆弧段h4的长度为0.46h1，第二圆弧段h5的长度为0.44h1。第二圆弧段h5的曲率半径大于第一圆弧段h4的曲率半径，并大于现有叶轮长叶片2叶片轮缘机加型线L1的曲率半径。长叶片4的叶片出口角为a2，a2大于现有叶轮长叶片2的叶片气流出口角a1。

短叶片5叶片机加型线h2的轮缘与长叶片4叶片机加型线h1的轮缘结构相同，由直线段h3、第一圆弧段h4及第三圆弧段h6组成，其中，第三圆弧段h6的长度为0.13h1。

实施例三、降低增压器气动噪声的叶轮，所述的叶轮包括轮毂1、六片长叶片4和六片短叶片5，长叶片4和短叶片5呈交错状均匀分布在轮毂1上。

长叶片4叶片轮缘的机加型线h1由直线段h3、第一圆弧段h4及第二圆弧段h5组成，直线段h3与第一圆弧段h4的连接处及第一圆弧段h4与第二圆弧段h5的连接处分别采用圆弧过渡。其中，直线段h3的长度为0.1h1，第一圆弧段h4的长度为0.45h1，第二圆弧段h5的长度为45h1。第二圆弧段h5的曲率半径大于第一圆弧段h4的曲率半径，并大于现有叶轮长叶片2叶片轮缘机加型线L1的曲率半径。长叶片4的叶片出口角为a2，a2大于现有叶轮长叶片2的叶片气流出口角a1。

短叶片5叶片机加型线h2的轮缘与长叶片4叶片机加型线h1的轮缘结构相同，由直线段h3、第一圆弧段h4及第三圆弧段h6组成，其中，第三圆弧段h6的长度为0.15h1。