摘 要

叶轮是压气机最为关键的部件，它的结构会影响流体出口速度，流动损失等，对于压气机的效率至关重要。本文基于压气机相关原理，首先对各类压气机叶轮进行综合比较，然后选定适宜的叶轮类型，进而结合具体工况由相关公式进行计算设计，在此过程中逐渐完成叶轮三维模型的生成。计算过程首先选定叶轮的转速，压气机压比，进气量等三个基本参数，再利用CFturbo软件对压气机叶轮进行更为具体的设计，如计算级效率、能量损失和完成模型建造等工作，这需要结合相关公式确定一些参数，主要包括叶轮直径、叶片厚度、叶型等物理参数以及进阶的进出口安装角、轮径比等，可以利用软件数据库进行分析简化上述过程，最终得到相应叶轮三维模型，也可将其剪切后导入其它三维软件得到完整的实体造型。

关键词：压气机；叶轮；结构设计；实体造型

Abstract

The impeller is the most critical part of the compressor, it also takes the task of acting. The structure of impeller can affect the flow velocity and the flow loss, which is very important to the efficiency of the compressor. This paper is based on the principle of compressor correlation. First of all, a comprehensive comparison of various types of compressor impeller was carried out. Then the appropriate type of impeller and the working range is calculated by the relevant formula. In this process, the generation of 3D model of the impeller is gradually completed. It`s important to selected the revolutions, compressor total pressure ratio, flow rate and other three basic parameters. The next thing is to use CFturbo software to carry out a more specific design of the compressor impeller, such as the calculation of efficiency, energy loss and the completion of the model construction and so on. In order to achieve this goal ,it is required to combine the relevant formula to determine some parameters, mainly including the impeller diameter, leaf thickness, leaf type and other physical parameters , as well as the import and export installation angle, wheel diameter ratio etc. Software database can be used to simplify the process of analysis. Finally, the 3D model of the impeller can be obtained. After being cut, this model can be imported into other 3D software to get a completer solid modeling.

Key Words: compressor ; impeller ；architecture design; solid modeling

目录

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2发动机性能提升与增压技术 1

1.2.1发动机性能提升方式 1

1.2.2增压技术的理论基础 2

1.2.3发动机增压的种类 3

1.3涡轮增压技术 4

1.3.1涡轮增压的优势与劣势 4

1.3.2涡轮增压的发展方向 5

第2章 压气机与叶轮设计 6

2.1引言 6

2.2压气机 6

2.2.1压气机简介 6

2.2.2离心式压气机结构与参数 7

2.3压气机叶轮 8

2.3.1叶轮结构与叶片型式 8

2.3.2叶轮设计参数 13

第3章 叶轮模型构造 15

3.1 引言 15

3.2 叶轮参数计算 15

3.2.1设计所需参数 15

3.2.2叶轮设计具体计算 16

3.3 CFturbo软件具体绘制 18

3.3.1子午面的设定 18

3.3.2 叶型与叶轮中心线 24

3.3.3 叶片几何参数具体设定及模型剪切 27

第4章 总结 36

参考文献 37

致 谢 38

第1章 绪论

1.1引言

发动机增压可以使空气在进入气缸前进行充分压缩，在容积不变的前提下由于提高了空气的密度，也就有了更多的助燃物，因而燃烧更充分，可喷入的燃料也增加，这样发动机的功率就可以大大的提高，这对于发动机的性能提升有重要意义，目前存在多种增压方式。

1.2发动机性能提升与增压技术

1.2.1发动机性能提升方式

内燃机性能提升常见的方式很多，如结构设计上可以提高气缸的数目，这样的方法是理所应当的，也是显而易见的，而在单个气缸方面，也可以扩大气缸直径与活塞行程等，思路是一脉相承的，不过很明显这样会导致发动机排量的提升，而目前正在进行的全球环境保护运动，限制汽车尾气排放和燃料消耗法规的力度正在不断加强，加上这本身也意味着发动机整体体积的巨大化，笨重化，结构复杂经济性也降低，这种方法的前景不容乐观。

在运行方面适当提升发动机转速也是可行的。不过转速过高相应也会带来其他问题，例如这对于发动机的制造工艺来说就是一个严峻的考验，也会造成摩擦损失提高，而且显然运动产生的惯性力将会加大，从而威胁到工作的可靠性，自然缩短了使用寿命，工作环境也会因为噪声加大而恶化。而具体到发动机的相关参数上，转速过高使气缸内燃烧过程恶化，也不利于容积效率提升，进而降低机械效率。所以分析近年来发动机的发展不难见到，发动机的转速呈现出一个下降的趋势，当然这不仅是只从性能和效率出发，更多的考虑到了油耗与寿命等经济方面因素。

而涡轮增压的方法则相对最为有效，前几种方法产生的问题可以得到较好的解决，热效率提升，经济性良好，而且容易小型化，降低排量满足日益严格的环境保护政策要求，在应用环境上不仅不会有噪声威胁，还更加适应了高海拔地区，高原动力性提升。工业发达地区已经将涡轮增压机型作为发动机基本型^[1]。

1.2.2增压技术的理论基础

发动机性能提升的主要指标是升功率，有以下公式：