[發明專利]一種周向非對稱的噴嘴環及設計方法、蝸殼和渦輪增壓器

在審

• 申請號: 202310260277.7
• 申請日: 2023-03-17
• 公開（公告）號: CN115977746A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 竇站成;張子山;呂順;周海磊;欒軍山;譚治學;李俊琦;王新校
• 申請（專利權）人: 濰柴動力股份有限公司
• 主分類號: F01D9/04
• 分類號: F01D9/04;F01D25/24;G06F30/20;G06F30/28
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 徐麗

1.一種周向非對稱的噴嘴環，其特征在于，包括：

噴嘴環主體，所述噴嘴環主體用于安裝于蝸殼主體上，并且所述噴嘴環主體為圓環結構；

葉片，所述葉片沿所述噴嘴環主體的周向分布，所述葉片包括沿同一傾斜方向傾斜布置的第一葉片、第二葉片和第三葉片，所述第一葉片和所述第二葉片均與所述噴嘴環主體的外緣貼合，并且所述第一葉片和所述第二葉片分別與所述蝸殼主體的一個蝸舌貼合；

所述第三葉片分布在所述第一葉片和所述第二葉片之間；

且所有的所述第三葉片與所述噴嘴環主體的內緣的切線的夾角不同。

2.根據權利要求1所述的周向非對稱的噴嘴環，其特征在于，所述第三葉片與所述噴嘴環主體的外緣具有間隙，且所述第三葉片的長度小于所述第一葉片長度且小于所述第二葉片的長度。

3.根據權利要求1所述的周向非對稱的噴嘴環，其特征在于，所述第一葉片和所述第二葉片相對于所述噴嘴環主體的內緣的傾斜角度相同，且所述第一葉片和所述第二葉片呈中心對稱布置。

4.根據權利要求1所述的周向非對稱的噴嘴環，其特征在于，所述第一葉片和所述第二葉片連線的兩側均分布有所述第三葉片。

5.根據權利要求4所述的周向非對稱的噴嘴環，其特征在于，所述葉片的長度方向和所述葉片的寬度方向的交叉點和所述葉片的尾緣中點的連線與所述噴嘴環主體的豎直方向對稱軸的夾角為葉片角度A_i，沿所述噴嘴環主體的第一方向，所述葉片的葉片角度依次為：

A_i=A_i-1+360/N+b_i，i=1，2，3……7……N；

b_i=?b_i-1-1，

其中，?N為所述葉片的數量，i為沿第一方向布置的所述葉片的序號，b_i為相鄰兩個所述葉片的相對轉動角，b_i的取值范圍為4°~6°。

6.根據權利要求4所述的周向非對稱的噴嘴環，其特征在于，所述葉片的長度方向和所述葉片的寬度方向的交叉點和所述葉片的尾緣中點的連線與所述噴嘴環主體的豎直方向對稱軸的夾角為葉片角度A_i，沿所述噴嘴環主體的第一方向，所述葉片沿所述噴嘴環主體的周向均勻分布時，所述葉片的葉片角度依次為：

A_i=A_i-1+360/N?i=1，2，3……7……N，

其中，N為所述葉片的數量，i為沿第一方向布置的所述葉片的序號。

7.根據權利要求5或6所述的周向非對稱的噴嘴環，其特征在于，沿所述噴嘴環主體的第一方向，所述第二葉片的夾角為初始葉片角度A₁。

8.一種蝸殼，包括蝸殼主體和噴嘴環，其特征在于，所述噴嘴環為如權利要求1至7任一項所述的周向非對稱的噴嘴環。

9.根據權利要求8所述的蝸殼，其特征在于，所述蝸殼主體具有第一蝸舌和第二蝸舌，所述第一葉片與所述第一蝸舌相抵連接，所述第二葉片與所述第二蝸舌相抵連接；

所述第一葉片和所述第二葉片將所述蝸殼主體的內流道分為第一流道和第二流道，所述第一流道位于所述第一葉片和所述第二葉片連線的一側，所述第二流道位于所述第一葉片和所述第二葉片連線的另一側。

10.一種渦輪增壓器，包括蝸殼，其特征在于，所述蝸殼為如權利要求8或9所述的蝸殼。

11.一種周向非對稱的噴嘴環的設計方法，用于設計如權利要求1至7任一項所述的周向非對稱的噴嘴環，其特征在于，包括：

根據項目輸入，設定葉片角度A_i并輸入至設計軟件，得到初版噴嘴環三維模型；

CFD對所述初版噴嘴環模型進行流場仿真分析，以確定所述初版噴嘴環三維模型的周向流場分布是否均勻；

若流場分布不均勻，則設定并向所述設計軟件輸入b_i值，所述設計軟件根據公式（1）調整噴嘴環葉片的葉片角度，得到b_i值對應的噴嘴環的三維模型，由CFD對b_i值對應的噴嘴環的三維模型進行流場仿真分析，直至CFD流場仿真確定噴嘴環三維模型的周向流場分布均勻，所述設計軟件輸出噴嘴環的三維模型；

公式（1）：A_i=A_i-1+360/N+b_i，i=1，2，3……7……N；

其中，?b_i=?b_i-1-1，N為葉片的數量，i為沿第一方向布置的葉片的序號，b_i為相鄰兩個所述葉片的相對轉動角，b_i的取值范圍為4°~6°；A_i為所述葉片的長度方向和所述葉片的寬度方向的交叉點和所述葉片的尾緣中點的連線與噴嘴環主體的豎直方向對稱軸的夾角為葉片角度。