应用Bladegen的离心叶轮三维建模新方法

董 敏，郭信心，马昌飞，李 想

（燕山大学 机械工程学院，河北 秦皇岛 066004）

1 引言

在离心压缩机中，叶轮是核心部件。高效率的完成叶轮三维实体造型是实现离心压缩机数字化设计与制造的关键。叶轮叶片在径向和轴向都有扭动，形状比较复杂，导致其造型比一般的实体更加困难。如果叶轮的设计结果不理想，会对整机寿命和效率以及后续的加工带来致命的影响[1-2]。现有的叶轮设计采用一元流动法来确定叶轮的总体尺寸，再借助几何建模功能强大的三维造型软件完成造型，虽然该方法如今仍被广泛应用，但它消耗研究者大量的时间和精力，远远不能满足高效率叶轮设计的要求，同时也不利于缩短研发周期和叶片的优化改进[3-5]。CFX-Bladegen是叶轮造型的交互式设计模块，把它应用到叶轮建模中会带来很大的方便，将经过初步设计得到的参数输入Bladegen设计窗口，就可以快速得到满足条件的叶片型线的数据文件，避免了大量的坐标输入和处理，利用其与PRO/E的良好接口，将数据文件导入Pro/E完成相应叶轮的三维实体造型，提高了设计效率，降低了成本。

2 叶轮几何参数的确定

离心压缩机的叶轮为径向叶轮，其设计是根据压缩机的性能参数来确定叶轮的几何总体尺寸。以单级离心压缩机叶轮为例，其性能参数，如表1所示。

表1 某单级叶轮的设计参数Tab.1 Design Parameters of a Single Stage Impeller

2.1 叶片的进出口安装角与叶片数

（1）压缩机型叶轮的叶片进口安装角 β1A以（30～34）°为宜；（2）压缩机型叶轮的叶片出口安装角β1B以（20～50）°为宜（在转速较高、流量较大的情况下，可选用较大的出口安装角）；……