[發明專利]提高渦輪葉片自振頻率的渦輪增壓器渦輪葉輪及設計方法

在審

• 申請號: 202011576548.2
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112576313A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 陳鋼;朱愛國;陳國文;王祺;張卓沛;王委
• 申請（專利權）人: 天津北方天力增壓技術有限公司
• 主分類號: F01D5/02
• 分類號: F01D5/02;F01D5/16;G06F30/17;G06T17/00
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 徐金生

1.提高渦輪葉片自振頻率的渦輪增壓器渦輪葉輪，其特征在于，包括渦輪輪轂(1)；

其中，渦輪輪轂(1)的上表面四周，圍繞渦輪輪轂(1)的垂直中心軸線，沿周向等間隔分布有多個渦輪葉片(2)；

其中，渦輪葉片(2)上，與渦輪輪轂(1)相連接的內側邊緣為輪轂曲線邊緣(61)；

渦輪葉片(2)上，遠離渦輪輪轂(1)且不與渦輪輪轂(1)相連接的外側邊緣為輪罩曲線邊緣(62)；

輪轂曲線邊緣(61)和輪罩曲線邊緣(62)的形狀，均是符合貝塞爾Bezier樣條曲線的形狀；

其中，每個渦輪葉片(2)的下部外側，具有渦輪葉片進口邊緣(3)；

該渦輪葉片進口邊緣(3)的內側端，與渦輪輪轂(1)的上表面相連接；

每個渦輪葉片(2)的頂部，具有渦輪葉片新型出口邊緣(5)；

該渦輪葉片新型出口邊緣的內側端，與渦輪輪轂(1)的上表面相連接；

該渦輪葉片新型出口邊緣(5)的形狀，是符合貝塞爾Bezier樣條曲線的曲線形狀。

2.如權利要求1所述的提高渦輪葉片自振頻率的渦輪增壓器渦輪葉輪，其特征在于，輪轂曲線邊緣(61)和輪罩曲線邊緣(62)的形狀，具體是符合高階貝塞爾Bezier樣條曲線的形狀；

高階貝塞爾Bezier樣條曲線，具體為三次及以上貝塞爾Bezier樣條曲線。

3.如權利要求1所述的提高渦輪葉片自振頻率的渦輪增壓器渦輪葉輪，其特征在于，輪罩曲線邊緣(62)下部與渦輪葉片進口邊緣(3)上部相連接處的夾角為鈍角。

4.如權利要求1所述的提高渦輪葉片自振頻率的渦輪增壓器渦輪葉輪，其特征在于，渦輪葉片進口邊緣(3)，與垂直直線A之間的夾角的角度范圍為0～35度。

5.如權利要求1所述的提高渦輪葉片自振頻率的渦輪增壓器渦輪葉輪，其特征在于，渦輪葉片進口邊緣(3)，由里向外逐漸向上傾斜；

渦輪葉片進口邊緣(3)，越靠近渦輪輪轂(1)的垂直中心軸線，高度越低。

6.如權利要求1所述的提高渦輪葉片自振頻率的渦輪增壓器渦輪葉輪，其特征在于，渦輪葉片出口邊緣(5)對應的貝塞爾Bezier樣條曲線，是貝塞爾Bezier樣條四點控制曲線，包括的四個控制點為：樣條曲線控制起點P0、樣條曲線控制中間控制點P1、樣條曲線控制中間控制點P2和樣條曲線偏置位移控制點P3；

這四個控制點，位于渦輪葉片新型出口邊緣(5)的曲線控制坐標系中；

其中，橫坐標，是控制點在渦輪葉片原始出口邊緣(4)的直線徑向延伸方向的相對距離位置；

縱坐標，是控制點與渦輪葉片原始出口邊緣(4)的垂直方向偏移距離，單位為mm。

7.如權利要求6所述的提高渦輪葉片自振頻率的渦輪增壓器渦輪葉輪，其特征在于，P0，P1，P2點的位置，縱坐標為零；

P0點的固定坐標(0，0)，P1坐標(P1_pos，0)，P2坐標(P2_pos，0)，其中P1_pos取值范圍為0.4～0.6，P2_pos取值范圍為0.85～0.95；

P3點的坐標(1，P3_offset)，橫坐標固定為1，縱坐標P3_offset為渦輪葉片新型出口邊緣(5)的最遠點尖部頂點的偏移距離；P3_offset的取值范圍為0.5～2mm。

8.如權利要求7所述的提高渦輪葉片自振頻率的渦輪增壓器渦輪葉輪，其特征在于，P1_pos為0.6，P2_pos為0.9，P3_offset為0.5mm。

9.提高渦輪葉片自振頻率的渦輪增壓器渦輪葉輪的設計方法，其特征在于，包括以下具體設計步驟:

第一步、獲取現有的傳統渦輪葉輪的三維模型，傳統渦輪葉輪的渦輪葉片原始出口邊緣(4)是直線結構的邊緣；

第二步、建立渦輪葉片新型出口邊緣(5)的曲線控制坐標系，構建邊緣曲線修正樣條修正曲線，確定樣條曲線控制起點P0、樣條曲線控制中間控制點P1、樣條曲線控制中間控制點P2以及樣條曲線偏置位移控制點P3的坐標，其中，四個控制點的坐標具體如下:

P0固定坐標(0，0)，P1坐標(P1_pos，0)，P2坐標(P2_pos，0)，P3坐標(1，P3_offset)；

第三步，根據P0、P1、P2和P3控制點的坐標，構建貝塞爾Bezier樣條曲線；

第四步，根據第三步構建的貝塞爾Bezier樣條曲線，來構建渦輪葉片新型出口邊緣(5)；

第五步，根據第四步構建的渦輪葉片新型出口邊緣(5)，來對傳統渦輪葉輪的三維模型中的葉片原始出口邊緣(4)進行修正，獲得具有渦輪葉片新型出口邊緣(5)的渦輪葉輪的三維模型。