恭喜西北工業(yè)大學劉君男獲國家專利權
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龍圖騰網(wǎng)恭喜西北工業(yè)大學申請的專利一種設置有燕尾前緣的管式擴壓器設計方法獲國家發(fā)明授權專利權,本發(fā)明授權專利權由國家知識產(chǎn)權局授予,授權公告號為:CN119026282B 。
龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權局官網(wǎng)在2025-04-18發(fā)布的發(fā)明授權授權公告中獲悉:該發(fā)明授權的專利申請?zhí)?專利號為:202411521409.8,技術領域涉及:G06F30/17;該發(fā)明授權一種設置有燕尾前緣的管式擴壓器設計方法是由劉君男;王丁喜;黃秀全設計研發(fā)完成,并于2024-10-29向國家知識產(chǎn)權局提交的專利申請。
本一種設置有燕尾前緣的管式擴壓器設計方法在說明書摘要公布了:本發(fā)明涉及一種針對高壓比、高負荷的離心壓氣機的設置有燕尾前緣的管式擴壓器設計方法,包括首先確定管式擴壓器的進口喉部面積和出口面積、純徑向直?錐管段中心線的周向角度分布,進而確定中心線的三坐標分布和管式擴壓器出口金屬角以及其徑向轉軸向的彎管段中心線的三坐標分布;進而確定管式擴壓器沿中心線的各截面坐標點,完成管式擴壓器的造型;最后根據(jù)管式擴壓器的造型、管式擴壓器數(shù)量,完成管式擴壓器的設計。該方法對管式擴壓器純徑向直?錐管段造型、徑向轉軸向的彎管段造型和管式擴壓器燕尾型前緣造型,實現(xiàn)了管式擴壓器的快速造型,亦可編寫相應的造型程序,搭建帶管式擴壓器的離心壓氣機優(yōu)化平臺。
本發(fā)明授權一種設置有燕尾前緣的管式擴壓器設計方法在權利要求書中公布了:1.一種設置有燕尾前緣的管式擴壓器設計方法,其特征在于,包括以下步驟:步驟一:對輸入?yún)?shù)進行定義說明,具體包括,(1)離心壓氣機管式擴壓器的輪轂和機匣的子午流道中心線坐標為和,要求在純徑向直-錐管段保持不變,當變化時,則認為進入了徑向轉軸向的彎管段造型階段;(2)管式擴壓器傾角,是指管式擴壓器進口中心線,也是純徑向直-錐管段中心線與水平線X軸的夾角,管式擴壓器傾角結合離心葉輪的出口氣流角給定;(3)管式擴壓器出口金屬角,是指壓氣機的出口金屬角,為實現(xiàn)氣流從軸向流出,依據(jù)壓氣機出口氣流角給定,,取;(4)管式擴壓器幾何喉部長度系數(shù),是指純徑向直-錐管段中,直管段喉口區(qū)域的長度與喉部直徑的比值,直管段喉口區(qū)域截面積保持不變,為恒定的喉部面積;(5)錐管擴張角,是指純徑向直-錐管段中,錐管段的單邊擴張角,按小于4度給定;(6)管式擴壓器進口絕對馬赫數(shù)和出口絕對馬赫數(shù),管式擴壓器進口絕對馬赫數(shù)根據(jù)離心葉輪出口絕對馬赫數(shù)給定;管式擴壓器出口絕對馬赫數(shù)按0.15-0.3給定;(7)管式擴壓器總壓損失系數(shù),用于計算管式擴壓器的出口總壓;(8)管式擴壓器的進、出口堵塞系數(shù)和,進口堵塞系數(shù)根據(jù)給定的進口絕對馬赫數(shù)確定;出口堵塞系數(shù)按0.02-0.03給定;(9)離心壓氣機質量流量,離心葉輪出口總壓,離心葉輪出口總溫,管式擴壓器的出口總壓,管式擴壓器的出口總溫和管式擴壓器單通道數(shù)目;步驟二:根據(jù)管式擴壓器出口絕對馬赫數(shù)、離心壓氣機質量流量、離心葉輪出口總壓和總溫、管式擴壓器的出口總壓和總溫、管式擴壓器進口絕對馬赫數(shù)、管式擴壓器進口堵塞系數(shù)和出口堵塞系數(shù),確定管式擴壓器的進口喉部面積和出口面積;步驟三:根據(jù)離心壓氣機管式擴壓器的輪轂和機匣的子午流道中心線坐標和及管式擴壓器傾角,確定管式擴壓器純徑向直-錐管段中心線的周向角度分布,進而確定管式擴壓器純徑向直-錐管段中心線的三坐標分布;步驟四:根據(jù)管式擴壓器純徑向直-錐管段中心線終點對應的周向角度,確定徑向轉軸向彎管段的中心線進口金屬角;根據(jù)管式擴壓器出口氣流角,確定管式擴壓器出口金屬角;根據(jù)徑向轉軸向彎管段的中心線進口金屬角和管式擴壓器出口金屬角,確定管式擴壓器徑向轉軸向彎管段中心線的周向角度分布,進而確定管式擴壓器徑向轉軸向彎管段中心線的三坐標分布;步驟五:根據(jù)管式擴壓器的幾何喉部長度系數(shù)、錐管擴張角、管式擴壓器進口喉部面積和管式擴壓器的輪轂和機匣的子午流道中心線坐標和,確定純徑向直-錐管段的面積分布;步驟六:根據(jù)管式擴壓器的輪轂和機匣的子午流道中心線坐標和、純徑向直-錐管段出口面積和管式擴壓器出口面積,確定管式擴壓器徑向轉軸向彎管段的面積分布;步驟七:根據(jù)步驟二至步驟六,確定沿管式擴壓器中心線的不同截面,由此完成管式擴壓器單通道造型設計;步驟八:根據(jù)管式擴壓器中心線半徑、管式擴壓器傾角、管式擴壓器單通道數(shù)目和管式擴壓器的進口喉部面積,的取值范圍為16~34,確定管式擴壓器燕尾型前緣的造型,具體為:管式擴壓器的前緣是由相鄰管道相貫而成的燕尾型前緣,然而,若給定的設計參數(shù)不滿足條件,設計而成的管式擴壓器將不存在這種燕尾型前緣,假定管式擴壓器中心線平行于X軸,其切圓半徑為,定義點B和G分別代表管式擴壓器燕尾型前緣的起點和終點,當滿足時,則有燕尾型前緣出現(xiàn),所對應的平面坐標公式如下: ,其中,表示單通道角度,即,當幾何喉部的截面形狀為圓形時,表示圓的半徑;當幾何喉部的截面形狀為橢圓或者類橢圓時,表示長軸或半長軸尺寸,等同于子午流道寬度的一半,由此根據(jù)勾股定理得到尺寸,以判斷所設計的管式擴壓器是否存在燕尾型前緣;同理,得到燕尾型前緣起點B的坐標,公式如下: , ,由此,得到管式擴壓器的一個燕尾前緣線,當完成純徑向直-錐管和徑向轉軸向的彎管段造型后,根據(jù)燕尾前緣線對擴壓器進行拉伸切除,即可完成一邊燕尾型前緣的造型,管式擴壓器的另一邊燕尾型前緣線坐標點和可結合點B和G的坐標以及,通過坐標轉換的方式得到,公式如下: , ,因所給定的管式擴壓器的中心線并非平行于X軸,則再次通過坐標轉化的方式將上述兩條燕尾前緣線坐標進行轉化,此時兩條中心線的夾角為,故兩條線的坐標點公式如下: , ,, ,管式擴壓器的進口攻角通過結合燕尾前緣點G和數(shù)值仿真計算得到的氣流角確定,進口金屬角公式如下: ,由此得到管式擴壓器的進口攻角為: ,根據(jù)上述兩條燕尾前緣線切出燕尾型前緣,中心線起點需要進行延長,此處對應的圓半徑,對應坐標為: ,燕尾前緣和中心線起點的延長線均屬于管式擴壓器的純徑向直-錐管段,故其z坐標均為定值,中心線起點處的截面與擴壓器幾何喉部處的截面保持一致,由此,即完成對管式擴壓器燕尾型前緣的造型;步驟九:根據(jù)管式擴壓器的單通道造型設計、管式擴壓器單通道數(shù)目,完成管式擴壓器全周的造型設計。
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