[發(fā)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(shè)計方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011576548.2 | 申請日： | 2020-12-28 |
| 公開（公告）號： | CN112576313A | 公開（公告）日： | 2021-03-30 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 陳鋼;朱愛國;陳國文;王祺;張卓沛;王委 | 申請（專利權(quán)）人： | 天津北方天力增壓技術(shù)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(biāo)代理有限公司 12107 | 代理人： | 徐金生 |
| 地址： | 300405*** | 國省代碼： | 天津;12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 提高 渦輪 葉片 頻率 增壓 葉輪 設(shè)計 方法 | ||
本發(fā)明公開了提高渦輪葉片自振頻率的渦輪增壓器渦輪葉輪，包括渦輪輪轂；渦輪輪轂上表面分布有多個渦輪葉片；輪轂曲線邊緣和輪罩曲線邊緣的形狀，均是符合貝塞爾Bezier樣條曲線的形狀；每個渦輪葉片下部外側(cè)，具有渦輪葉片進(jìn)口邊緣；該渦輪葉片進(jìn)口邊緣的內(nèi)側(cè)端與渦輪輪轂的上表面相連接；每個渦輪葉片的頂部具有渦輪葉片新型出口邊緣；該渦輪葉片新型出口邊緣的內(nèi)側(cè)端與渦輪輪轂的上表面相連接；該渦輪葉片新型出口邊緣的形狀，是符合貝塞爾Bezier樣條曲線的曲線形狀。本發(fā)明還公開了渦輪增壓器渦輪葉輪的設(shè)計方法。本發(fā)明對渦輪葉片出口邊緣進(jìn)行了專門設(shè)計，相比原有渦輪葉片結(jié)構(gòu)，顯著提高了渦輪葉片的自振頻率和整體性能。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及渦輪增壓器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及提高渦輪葉片自振頻率的渦輪增壓器渦輪葉輪及設(shè)計方法。
背景技術(shù)
渦輪增壓技術(shù)，是利用發(fā)動機(jī)廢氣推動渦輪增壓器中的渦輪葉輪轉(zhuǎn)動，并帶動壓氣機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)，壓氣機(jī)葉輪再將空氣進(jìn)行壓縮，并將壓縮后的空氣充入發(fā)動機(jī)。
其中，高溫的廢氣直接接觸的渦輪葉輪，是渦輪增壓器動力來源的驅(qū)動零件，其使用工況為高速旋轉(zhuǎn)部件，受到高溫廢氣的推動，氣流旋轉(zhuǎn)通過渦輪葉片，氣流流動頻率與渦輪葉片自身的固有頻率(即固有自振頻率)會產(chǎn)生共振的問題，這就要求渦輪葉片要有較高的固有自振頻率，從而葉片設(shè)計會導(dǎo)致葉片增厚；
另一方面，渦輪作為性能部件，要求較高的流通性能，這就要求渦輪葉片做輕量化設(shè)計。因此，同時滿足渦輪性能與強(qiáng)度的設(shè)計，是渦輪設(shè)計的追求目標(biāo)。
但是，現(xiàn)在的傳統(tǒng)渦輪葉片設(shè)計，由于首要設(shè)計目標(biāo)為氣動性能，設(shè)計優(yōu)化的結(jié)果將導(dǎo)致渦輪葉片較薄，出現(xiàn)自振頻率低的情況，從而降低了渦輪的可靠性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)缺陷，提供提高渦輪葉片自振頻率的渦輪增壓器渦輪葉輪及設(shè)計方法。
為此，本發(fā)明提供了一種能夠提高渦輪葉片自振頻率的渦輪葉輪，其包括渦輪輪轂；
其中，渦輪輪轂的上表面四周，圍繞渦輪輪轂的垂直中心軸線，沿周向等間隔分布有多個渦輪葉片；
其中，渦輪葉片上，與渦輪輪轂相連接的內(nèi)側(cè)邊緣為輪轂曲線邊緣；
渦輪葉片上，遠(yuǎn)離渦輪輪轂且不與渦輪輪轂相連接的外側(cè)邊緣為輪罩曲線邊緣；
輪轂曲線邊緣和輪罩曲線邊緣的形狀，均是符合貝塞爾Bezier樣條曲線的形狀；
其中，每個渦輪葉片的下部外側(cè)，具有渦輪葉片進(jìn)口邊緣；
該渦輪葉片進(jìn)口邊緣的內(nèi)側(cè)端，與渦輪輪轂的上表面相連接；
每個渦輪葉片的頂部，具有渦輪葉片新型出口邊緣；
該渦輪葉片新型出口邊緣的內(nèi)側(cè)端，與渦輪輪轂的上表面相連接；
該渦輪葉片新型出口邊緣的形狀，是符合貝塞爾Bezier樣條曲線的曲線形狀。
優(yōu)選地，輪轂曲線邊緣和輪罩曲線邊緣的形狀，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。
優(yōu)選地，輪罩曲線邊緣下部與渦輪葉片進(jìn)口邊緣上部相連接處的夾角為鈍角。
優(yōu)選地，渦輪葉片進(jìn)口邊緣，與垂直直線A之間的夾角的角度范圍為0～35度。
優(yōu)選地，渦輪葉片進(jìn)口邊緣，由里向外逐漸向上傾斜；
渦輪葉片進(jìn)口邊緣，越靠近渦輪輪轂的垂直中心軸線，高度越低。
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