本發(fā)明涉及一種透平葉輪設(shè)計(jì)方法，具體涉及一種多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

透平是一種將工質(zhì)的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的動力機(jī)械，廣泛應(yīng)用于電力、石化、航空航天、艦船、機(jī)車等領(lǐng)域。目前，透平主要分為軸流式透平和徑流式透平。

軸流式透平允許通過較大的流量，效率較高，通常做成多級型式，能夠滿足高膨脹比、大功率的要求，然而軸流式透平葉片因不同半徑處的旋轉(zhuǎn)線速度不同，必須采用扭曲葉片，對于長葉片，反動度和速比從根部到頂部會有很大變化，不能夠都設(shè)計(jì)或運(yùn)行在最佳反動度和速比附近。

徑流式透平分為向心式透平和離心式透平兩種。向心式透平常用于汽車渦輪增壓、低溫發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)等。但現(xiàn)有的向心式透平在氣動與幾何上具有不相容性，即沿著流動方向，工質(zhì)不斷膨脹，比容增大，但流道的旋成面周長減小，迫使葉片沿著徑向方向高度急劇增大，葉輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜、流場復(fù)雜、制造成本高，流量小且效率低。

相比向心式透平，離心式透平氣動與幾何相容，即沿著流動方向，工質(zhì)不斷膨脹，比容增大，流道的旋成面周長也增大，葉高變化緩慢甚至不變，沿著葉高方向可設(shè)計(jì)或運(yùn)行在最佳速比和最佳反動度。結(jié)構(gòu)上更容易設(shè)計(jì)成多級形式，能夠利用重?zé)岖@得更高的效率，流量較向心式透平大，但是在現(xiàn)有技術(shù)卻沒有關(guān)于離心式透平的設(shè)計(jì)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決上述問題而進(jìn)行的，目的在于提供一種多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明提供了一種多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法，具有這樣的特征，包括：步驟一，用fortran語言編寫多級亞音速離心式透平一維氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)程序，根據(jù)初始設(shè)計(jì)參數(shù)，輸出最佳輪周效率對應(yīng)的一維氣動設(shè)計(jì)參數(shù)和速度三角形，初始設(shè)計(jì)參數(shù)至少包括：進(jìn)氣總溫t0*,進(jìn)口總壓p0*,出口背壓p2，轉(zhuǎn)速n；步驟二，根據(jù)一維氣動設(shè)計(jì)參數(shù)以及速度三角形，在ansys-bladegen上，采用角度/厚度的模式，利用切線角來構(gòu)造中弧線并在中弧線上疊加厚度，通過調(diào)節(jié)角度和厚度來改變離心式透平葉輪的葉片形狀；步驟三，采用ansys-geometry對葉輪葉片形狀參數(shù)化；步驟四，采用ansys-turbogrid自動生成葉柵流道網(wǎng)絡(luò)；步驟五，采用ansys-cfx對多級亞音速離心式透平的葉柵流道進(jìn)行三維穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬；以及步驟六，采用優(yōu)化算法對多級亞音速離心式透平的葉型參數(shù)進(jìn)行自動優(yōu)化，得到初始設(shè)計(jì)參數(shù)條件下的最優(yōu)葉片形狀。

在本發(fā)明提供的多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟一中，用fortran語言編寫了離心式透平一維氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)程序，以完全徑向出氣(α2＝90°)為約束條件，通過調(diào)整第一級靜葉的速比使離心式透平級輪周效率最高。

在本發(fā)明提供的多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟一中，多級亞音速離心式透平一維氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)程序中包含物性查詢軟件refpro9.0，工質(zhì)的物性參數(shù)通過調(diào)用物性查詢軟件refpro9.0來獲得。

在本發(fā)明提供的多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟二中，中弧線切線角以及葉片厚度分布均采用4個(gè)控制點(diǎn)的3次beizer曲線來表示，中弧線首尾處的切線角由一維氣動計(jì)算的葉片角確定，靜葉前、尾緣厚度分別為5mm以及0.5mm，動葉前、尾緣厚度分別為1.5mm以及0.5mm，。

在本發(fā)明提供的多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟二中，靜葉和動葉的前、尾緣均采用長寬比為2的橢圓弧并與葉背以及葉盆光滑過渡連接。

在本發(fā)明提供的多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟三中，分別選取中弧線切線角和葉片厚度曲線的中間4個(gè)控制點(diǎn)坐標(biāo)(x1，y1)(x2，y2)(x3，y3)(x4，y4)為優(yōu)化變量。

在本發(fā)明提供的多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟五中，在對多級亞音速離心式透平葉柵流道進(jìn)行三維穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬時(shí)，進(jìn)口邊界條件為總溫、總壓，出口邊界條件為流量，各級的值按一維氣動設(shè)計(jì)值，湍流模型為k-ε，模型動靜交界面采用凍結(jié)轉(zhuǎn)子方式處理。

在本發(fā)明提供的多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟六中，優(yōu)化算法為梯度算法或遺傳算法等。

在本發(fā)明提供的多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟六中，離心式透平多級葉柵的優(yōu)化采用以級為單元分別同時(shí)優(yōu)化、三級連算再微調(diào)的方式進(jìn)行優(yōu)化，再微調(diào)的方式為增減葉片數(shù)或改變尾緣厚度。

在本發(fā)明提供的多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法中，還可以具有這樣的特征：其中，在步驟六中，各級的靜葉單獨(dú)優(yōu)化，動葉是在級的環(huán)境下優(yōu)化，分別給定目標(biāo)函數(shù)和約束條件如下：

靜葉柵：p1≤p1g

式中:是靜葉的總壓損失系數(shù)，p1是靜葉出口背壓，下標(biāo)g是一維氣動計(jì)算值，

級動葉：maxη＝f(x1,x2,x3,x4,y1,y2,y3,y4)，p2≤p2g

式中:η是級的輪周效率，p2是動葉出口背壓，下標(biāo)g是一維氣動計(jì)算值。

發(fā)明的作用與效果

根據(jù)本發(fā)明所涉及的多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法，因?yàn)椴捎昧硕嗉墎喴羲匐x心式透平葉輪的一維氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)以及離心式透平葉輪葉片參數(shù)的自動優(yōu)化設(shè)計(jì)，在初始設(shè)計(jì)參數(shù)條件下，設(shè)計(jì)出具有最佳輪周效率的離心式透平葉輪葉片。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法的葉片造型的參數(shù)化圖；

圖2是本發(fā)明的實(shí)施例中多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法的離心式透平級膨脹過程的h-s圖；

圖3是本發(fā)明的實(shí)施例中多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法的一維氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)的流程圖；

圖4是本發(fā)明的實(shí)施例中多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法的子午面等比例示意圖；

圖5是本發(fā)明的實(shí)施例中多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法的子速度三角形示意圖；

圖6是本發(fā)明的實(shí)施例中多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法葉片參數(shù)的自動優(yōu)化設(shè)計(jì)的流程圖；

圖7是本發(fā)明的實(shí)施例中多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法的各級葉片形狀；

圖8是本發(fā)明的實(shí)施例中三級離心式透平與軸流透平的內(nèi)效率隨總壓比的變化對比曲線圖；

圖9是本發(fā)明的實(shí)施例中三級離心式透平與軸流透平的流量比隨總壓比的變化對比曲線圖；以及

圖10是本發(fā)明的實(shí)施例中多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法中多級離心透平葉柵優(yōu)化設(shè)計(jì)策略。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實(shí)施例結(jié)合附圖對本發(fā)明多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法作具體闡述。

多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法用于設(shè)計(jì)一種多級亞音速離心式透平，主要包括以下步驟：

步驟一，給定初始設(shè)計(jì)參數(shù)，該初始設(shè)計(jì)參數(shù)至少包括：進(jìn)氣總溫t0*,進(jìn)口總壓p0*,出口背壓p2，轉(zhuǎn)速n。

步驟二，用fortran語言編寫多級亞音速離心式透平一維氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)程序，根據(jù)初始設(shè)計(jì)參數(shù)，以完全徑向出氣(α2＝90°)為約束條件，通過調(diào)整第一級靜葉的速比x1使輪周效率最高，輸出最佳輪周效率對應(yīng)的一維氣動設(shè)計(jì)參數(shù)和速度三角形，其中，離心式透平一維氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)程序中包含物性查詢軟件refpro9.0，工質(zhì)的物性參數(shù)通過調(diào)用物性查詢軟件refpro9.0來獲得，幾乎可適用于任何已有工質(zhì)。

步驟三，根據(jù)一維氣動設(shè)計(jì)參數(shù)以及速度三角形，在ansys-bladegen上，采用角度/厚度的模式，利用切線角來構(gòu)造中弧線并在中弧線上疊加厚度，通過調(diào)節(jié)角度以及厚度得到多級亞音速離心式透平葉輪的葉片造型形狀，其中，圖1(c)、圖1(d)中弧線切線角以及葉片厚度分布均采用4個(gè)控制點(diǎn)的3次beizer曲線來表示，它通過控制曲線上的四個(gè)點(diǎn)(起始點(diǎn)、終止點(diǎn)以及兩個(gè)相互分離的中間點(diǎn))來創(chuàng)造、編輯圖形，另外，控制點(diǎn)的選取可以根據(jù)實(shí)際情況而更改。中弧線首尾處的切線角由一維氣動計(jì)算的葉片角確定，靜葉前、尾緣厚度分別為5mm以及0.5mm，動葉前、尾緣厚度分別為1.5mm以及0.5mm，前、尾緣均采用長寬比為2的橢圓弧并與葉背以及葉盆光滑過渡連接。

步驟四，采用ansys-geometry對葉輪葉片形狀進(jìn)行參數(shù)化，分別選取中弧線切線角和葉片厚度曲線的中間4個(gè)控制點(diǎn)坐標(biāo)(x1，y1)(x2，y2)(x3，y3)(x4，y4)為優(yōu)化變量。

步驟五，采用ansys-turbogrid自動生成葉柵流道網(wǎng)格。

步驟六，采用ansys-cfx對多級亞音速離心式透平的葉柵流道進(jìn)行三維穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬，其中，進(jìn)口邊界條件為總溫、總壓，出口邊界條件為流量，各級的值按一維氣動設(shè)計(jì)值給定，湍流模型為k-ε，模型動靜交界面采用凍結(jié)轉(zhuǎn)子方式處理。

步驟七，采用梯度算法或遺傳算法等優(yōu)化算法對離心式透平的葉型參數(shù)進(jìn)行自動優(yōu)化，得到初始設(shè)計(jì)參數(shù)的條件下的最優(yōu)葉片形狀，其中，離心式透平多級葉柵的優(yōu)化采用以級為單元分別同時(shí)優(yōu)化、三級連算再微調(diào)的方式，微調(diào)的方式為增減葉片數(shù)或改變尾緣厚度，其中，各級的靜葉單獨(dú)優(yōu)化，動葉是在級的環(huán)境下優(yōu)化，分別給定目標(biāo)函數(shù)和約束條件如下：

靜葉柵：p1≤p1g

式中:是靜葉的總壓損失系數(shù)，p1是靜葉出口背壓，下標(biāo)g是一維氣動計(jì)算值，

級動葉：maxη＝f(x1,x2,x3,x4,y1,y2,y3,y4)，p2≤p2g

式中:η是級的輪周效率，p2是動葉出口背壓，下標(biāo)g是一維氣動計(jì)算值。

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法的葉片造型的參數(shù)化圖。

如圖1所示，圖1(a)和圖1(b)分別為葉片子午面圖和葉片形狀圖，圖1(c)和圖1(d)分別為中弧線上的切線角度和厚度沿半徑方向的分布圖。

圖2表示離心式透平級膨脹過程的h-s圖。上標(biāo)*表示滯止?fàn)顟B(tài)，下標(biāo)第一位數(shù)字表示級數(shù)，第二個(gè)數(shù)字表示葉柵種類，如“1”表示靜葉，“2”表示動葉。當(dāng)離心式透平工作時(shí)，一定壓力p0*、溫度t0*、速度c0的工質(zhì)經(jīng)進(jìn)氣道流入離心式透平靜葉，在靜葉中膨脹加速到c1，工質(zhì)的熱能轉(zhuǎn)換為動能，此時(shí)溫度和壓力分別降為t1、p1，隨后以相對速度w1進(jìn)入動葉輪，動葉輪的進(jìn)口輪周速度為u1，工質(zhì)在動葉輪中繼續(xù)膨脹、做功，溫度和壓力分別降為t2、p2，相對速度增加到w2，動葉輪的出口輪周速度為u2，工質(zhì)以速度c2離開動葉輪。

圖3是本發(fā)明的實(shí)施例中多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法的一維氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)程序的流程圖。

如圖3所示，多級亞音速離心式透平葉輪設(shè)計(jì)方法的一維氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)程序主要包括以下步驟：

給定初始設(shè)計(jì)參數(shù)，如表1所示：

表1離心式透平初始設(shè)計(jì)參數(shù)

步驟s1-1：已知進(jìn)口總溫總壓出口壓力pn、流量g0、級數(shù)n、轉(zhuǎn)速n、徑比b、靜葉速度系數(shù)動葉速度系數(shù)ψ、噴嘴α1；

通過調(diào)用物性參數(shù)查詢軟件refpro9.0來獲取工質(zhì)相關(guān)物性，如由進(jìn)口總溫總壓可得到進(jìn)口總熵s0，總焓

給定第一級靜葉速比x1＝u1/c1s，x1＝0.1～1.0，δx＝0.02，然后進(jìn)入步驟s1-2；

步驟s1-2：假設(shè)第一級噴嘴出口等熵焓降為h1s，然后進(jìn)入步驟s1-3；

步驟s1-3：計(jì)算第一級靜葉參數(shù)：

p1,1＝f(s0,h1,1s)(4)

s1,1,ρ1,1＝f(h1,1,p1,1)(7)

然后進(jìn)入步驟s1-4；

步驟s1-4：假設(shè)第一級動葉出口密度為ρ1,2，然后進(jìn)入步驟s1-5；

步驟s1-5：計(jì)算第一級動葉參數(shù)：

d1,2in＝d1,1out+2δ(11)

d1,2out＝bd1,2in(15)

h1,2s＝h1,1-δh2s(18)

s1,2s＝s1,1＝f(p1，1,t1，1)(23)

p1,2＝f(s1,2s,h1,2s)(24)

s1,2,ρ'1,2＝f(p1,2,h1,2)(25)

然后進(jìn)入步驟s1-6；

步驟s1-6：判斷ρ1,2與ρ′1,2的差值的絕對值是否小于1×10^-6，當(dāng)判斷為否時(shí)，進(jìn)入步驟s1-7，判斷為是時(shí)，進(jìn)入步驟s1-8；

步驟s1-7：假設(shè)第一級動葉出口密度ρ1,2與計(jì)算得到的ρ′1,2相等，即：

ρ1,2＝ρ′1,2(26)

然后進(jìn)入步驟s1-5；

步驟s1-8：計(jì)算輪周效率η，比較不同速比下的輪周效率η，找到最佳速比x1及其他相應(yīng)參數(shù)，由前一級出口hk-1，2，ck-1，2得到第k級噴嘴前滯止焓k為2,3,4...，

h1,2s’＝f(s0,p1,2)(27)

然后進(jìn)入步驟s1-9；

步驟s1-9：假設(shè)第k級靜葉出口密度為ρk,1，然后進(jìn)入步驟s1-10；

步驟s1-10：計(jì)算第k級靜葉參數(shù):

pk,1＝f(sk-1,2,hk,1s)(32)

ρ'k,1,sk,1＝f(pk,1,hk,1)(35)

然后進(jìn)入步驟s1-11；

步驟s1-11：判斷ρk,1與ρ′k,1的差值的絕對值是否小于1×10^-6，當(dāng)判斷為否時(shí)，進(jìn)入步驟s1-12，判斷為是時(shí)，進(jìn)入步驟s1-13；

步驟s1-12：假設(shè)第k級靜葉出口密度為ρk,1與計(jì)算得到的ρ′k,1相等，

ρk,1＝ρ′k,1(36)

然后進(jìn)入步驟s1-10；

步驟s1-13：假設(shè)第k級動葉出口密度ρk,2然后進(jìn)入步驟s1-14；

步驟s1-14：計(jì)算第k級動葉參數(shù),計(jì)算方法與第一級動葉參數(shù)一樣，然后進(jìn)入步驟s1-15；

步驟s1-15：判斷ρk,2與ρ’k,2的差值的絕對值是否小于1×10^-6，當(dāng)判斷為否時(shí)，進(jìn)入步驟s1-16，判斷為是時(shí)，然后進(jìn)入步驟s1-17；

步驟s1-16：假設(shè)第k級動葉出口密度為ρk,2與計(jì)算得到的ρ’k,2相等，

ρk,2＝ρ′k,2(37)

然后進(jìn)入步驟s1-14；

步驟s1-17：計(jì)算第n級靜、動葉參數(shù)，同第k級，重復(fù)步驟s1-8～s1-15，然后進(jìn)入步驟s1-18；

步驟s1-18：判斷pn,2與pn,2’的差值的絕對值是否小于1×10^-6，當(dāng)判斷為否時(shí)，進(jìn)入步驟s1-2，判斷為是時(shí)，進(jìn)入結(jié)束狀態(tài)。

在步驟s1-18中，當(dāng)判斷為否時(shí)，進(jìn)入步驟s1-2，對第一級噴嘴出口的等熵焓降為δh1,1s進(jìn)行重新設(shè)定，重新設(shè)定條件為：

根據(jù)表1的設(shè)計(jì)工況參數(shù)，采用完全徑向出氣(α2＝90°)的一維氣動設(shè)計(jì)方法，等葉高直葉片的流道形式，各級葉片的徑向弦長相等且第一級的徑比為1.1，分別設(shè)計(jì)了1級、2級、3級和4級等四個(gè)離心式透平設(shè)計(jì)方案。輸出的多級亞音速離心式透平葉輪的主要幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)與氣動參數(shù)如表2所示：

表2離心式透平設(shè)計(jì)方法的主要幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)與氣動參數(shù)

圖4是本發(fā)明的實(shí)施例中多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法的子午面等比例示意圖。

如圖4所示，為多級亞音速離心式透平葉輪的子午面上各級葉片距離旋轉(zhuǎn)中心軸線的等比例示意圖。

圖5是本發(fā)明的實(shí)施例中多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法的子速度三角形示意圖。

如圖5所示，為多級亞音速離心式透平葉輪的各級速度三角形，其中，c為絕對速度，u為旋轉(zhuǎn)速度，w為相對速度，下標(biāo)“1”代表葉輪進(jìn)口，下標(biāo)“2”代表葉輪出口。

圖6是本發(fā)明的實(shí)施例中多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法葉片參數(shù)的自動優(yōu)化設(shè)計(jì)的流程圖。

選擇3級的離心式透平設(shè)計(jì)方案，來實(shí)施離心式透平葉輪葉片的自動優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)一維氣動設(shè)計(jì)參數(shù)和速度三角形，進(jìn)行葉型設(shè)計(jì)、葉型參數(shù)化、網(wǎng)格自動劃分、數(shù)值模擬和自動優(yōu)化。

如圖6所示，多級亞音速離心式透平葉輪設(shè)計(jì)方法葉片參數(shù)的自動優(yōu)化設(shè)計(jì)包括以下步驟：

步驟s2-1：根據(jù)圖3的一維氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)的輸出結(jié)果，在ansys-workbench平臺上，采用ansys-bladegen對葉輪葉片進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后進(jìn)入步驟s2-2；

步驟s2-2：采用ansys-geometry對葉輪葉片形狀進(jìn)行參數(shù)化，然后進(jìn)入步驟s2-3；

步驟s2-3：采用ansys-turbogrid自動生成葉柵流道網(wǎng)格，然后進(jìn)入步驟s2-4；

步驟s2-4：采用ansys-cfx對葉柵流道進(jìn)行三維穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬，然后進(jìn)入步驟s2-5；

步驟s2-5：采用ansys-designexploration進(jìn)行優(yōu)化，判斷葉片形狀參數(shù)的氣動性能是否最佳達(dá)到，當(dāng)判斷為否時(shí)，進(jìn)入步驟s2-2，當(dāng)判斷為是時(shí)，進(jìn)入輸出葉型結(jié)束狀態(tài)。

優(yōu)化得到各級的葉片形狀和設(shè)計(jì)工況性能結(jié)果，設(shè)計(jì)工況性能結(jié)果如表3所示：

表3三級離心式透平設(shè)計(jì)工況性能結(jié)果

表3中氣動參數(shù)值，三級離心式透平輪周效率達(dá)到91.26％、功率為286.0kw、流量為3.2295kg/s，均超過一維設(shè)計(jì)值，其他參數(shù)也均與一維設(shè)計(jì)值和單級優(yōu)化值接近，因此三級葉型氣動性能符合預(yù)期、達(dá)到要求，證明該一維氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)方法是比較可靠的。

圖7是本發(fā)明的實(shí)施例中多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法的各級葉片形狀。

如圖7所示，其中各排葉片數(shù)分別43、95、54、99、65、110。

圖8是本發(fā)明的實(shí)施例中三級離心式透平與軸流透平的內(nèi)效率隨總壓比的變化對比曲線圖，圖9是本發(fā)明的實(shí)施例中三級離心式透平與軸流透平的流量比隨總壓比的變化對比曲線圖。

如圖8、9所示，三級離心式透平與軸流透平的內(nèi)效率和流量比隨總壓比的變化對比曲線，從圖可看出，三級離心式透平和軸流透平的內(nèi)效率隨壓比的變化趨勢是一致的，內(nèi)效率隨總壓比增大先緩慢減小再迅速減小，三級離心透平的內(nèi)效率比軸流的還要稍高一點(diǎn)；三級離心透平和軸流透平的流量隨壓比的變化趨勢也是一致的，流量隨壓比的增大而減小，不過，離心式透平減小的速度和幅度都要大大小于軸流透平。也就是說，在壓比變化時(shí)，三級離心式透平的效率與軸流透平幾乎一致，而流量變化要小得多。

圖10是本發(fā)明的實(shí)施例中多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法中多級離心透平葉柵優(yōu)化設(shè)計(jì)策略。

如圖10所示，多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法中離心式透平多級葉柵的優(yōu)化采用以級為單元分別同時(shí)優(yōu)化靜、動葉、三級連算再微調(diào)的方式，微調(diào)的方式為增減葉片數(shù)或改變尾緣厚度，其中，各級的靜葉單獨(dú)優(yōu)化，動葉是在級的環(huán)境下優(yōu)化。

實(shí)施例的作用與效果

根據(jù)本實(shí)施例中的多級亞音速離心式透平葉輪的設(shè)計(jì)方法，因?yàn)椴捎昧穗x心式透平葉輪的一維氣動優(yōu)化設(shè)計(jì)以及對離心式透平葉輪葉片參數(shù)的自動優(yōu)化設(shè)計(jì)，在初始設(shè)計(jì)參數(shù)條件下，設(shè)計(jì)出具有最佳輪周效率的離心式透平葉輪葉片。

上述實(shí)施方式為本發(fā)明的優(yōu)選案例，并不用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。