蜗壳支板设计方法、蜗壳支板、离心压气机及存储介质与流程

本发明涉及航空发动机部件，具体涉及蜗壳支板设计方法、蜗壳支板、离心压气机及存储介质。

背景技术：

1、离心压气机应用于航空发动机，具有体积小、重量轻、结构简单、转子刚性较佳、维修性好等优点。蜗壳用于收集离心压气机的径向扩压器下游或离心叶轮下游的气体，并能够将气体引导至管路。

2、随着离心压气机对减重的要求不断提高，蜗壳壁厚在设计过程中不断减小。然而蜗壳壁厚减小后，受高温(通常超过200摄氏度)、高压(一般不小于4个大气压)的影响，容易导致蜗壳变形。

3、为了避免蜗壳变形，通常需要设计蜗壳支板给蜗壳承力和引流。蜗壳支板对蜗壳的总压损失、离心压气机引气压力和引气温度具有重要影响。蜗壳通常由铸造或3d打印而成。现有的蜗壳支板受加工和制造水平的限制，存在较大的加工误差，蜗壳支板与径向扩压器装配时，部分连接区域较高，而另一部分连接区域较低，因此容易形成倒台阶，导致总压损失较大，并且蜗壳支板的尾迹损失也较大。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种蜗壳支板设计方法、蜗壳支板、离心压气机及存储介质，以解决蜗壳支板与径向扩压器装配存在倒台阶，导致总压损失较大，且蜗壳支板的尾迹损失也较大的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种蜗壳支板设计方法，包括以下步骤：

3、通过中弧线叠加厚度分布，得到离心压气机的径向扩压器叶型，并对径向扩压器叶型叠加减薄的厚度分布；

4、根据计算所需的蜗壳支板长度，裁切减薄后的径向扩压器叶型的进口段，剩余出口段部分形成初步蜗壳支板；

5、将初步蜗壳支板的叶盆尾缘段裁切出三点贝塞尔曲线，得到蜗壳支板。

6、有益效果：本发明提供的蜗壳支板通过径向扩压器叶型的中弧线叠加减薄的厚度分布，并裁切减薄后的径向扩压器叶型的进口段，生成初步蜗壳支板，在初步蜗壳支板的叶盆尾缘段裁切出贝塞尔曲线，可以有效避免蜗壳支板与径向扩压器装配时出现倒台阶，降低了总压损失和尾迹损失。

7、在一种可选的实施方式中，通过中弧线叠加厚度分布，得到离心压气机的径向扩压器叶型，并对径向扩压器叶型叠加减薄的厚度分布的步骤包括：

8、根据径向扩压器的尺寸公差以及蜗壳支板的尺寸公差，计算得到减薄后的径向扩压器叶型的出口段半厚度分布。

9、有益效果：通过控制径向扩压器的尺寸公差以及蜗壳支板的尺寸公差，能够计算得到径向扩压器叶型的出口段半厚度分布，可以实现蜗壳支板与径向扩压器的完美连接，提高蜗壳支板的气动性能。

10、在一种可选的实施方式中，径向扩压器叶型的公差为±0.5mm，蜗壳支板叶型轮廓度以及位置度的公差为±0.35mm。

11、有益效果：本发明考虑径向扩压器叶型的公差、蜗壳支板叶型轮廓度以及位置度的公差能够精确得到减薄后的径向扩压器叶型，提高蜗壳支板尺寸的准确性。

12、在一种可选的实施方式中，径向扩压器叶型的出口段半厚度减薄0.4mm。

13、有益效果：根据径向扩压器叶型的公差、蜗壳支板叶型轮廓度以及位置度的公差，可以精确计算得出径向扩压器出口段半厚度。

14、在一种可选的实施方式中，中弧线为径向扩压器叶型的叶盆与叶背形成的内切圆圆心的连线，半厚度为内切圆的半径。

15、有益效果：中弧线为径向扩压器叶型的叶盆与叶背形成的内切圆圆心的连线，半厚度为内切圆的半径，能够利用中弧线将调整径向扩压器叶型的出口段尺寸，并将其转化为蜗壳支板的尺寸，以便得到蜗壳支板。

16、在一种可选的实施方式中，初步蜗壳支板为类四边形结构，初步蜗壳支板远离径向扩压器叶型的进口段的拐角处裁切出三点贝塞尔曲线。

17、有益效果：本发明在初步蜗壳支板远离径向扩压器叶型的进口段的拐角处裁切出三点贝塞尔曲线，能够利用贝塞尔曲线的光滑性，有效避免蜗壳支板与径向扩压器装配时出现的倒台阶。

18、在一种可选的实施方式中，根据计算所需的蜗壳支板长度，裁切减薄后的径向扩压器叶型的进口段，剩余出口段部分形成初步蜗壳支板的步骤包括：

19、根据蜗壳和径向扩压器的结构计算蜗壳支板长度，剩余出口段部分的长度大于等于计算后的蜗壳支板长度。

20、有益效果：根据蜗壳和径向扩压器的结构计算蜗壳支板长度，剩余出口段部分的长度大于等于计算后的蜗壳支板长度，可以精确得到需要设计的蜗壳支板的长度，以便裁切。

21、第二方面，本发明还提供了一种蜗壳支板，蜗壳支板采用上述的蜗壳支板设计方法制成。

22、有益效果：因为蜗壳支板采用上述的蜗壳支板设计方法制成，因此，具有相同的技术效果，即通过径向扩压器叶型的中弧线叠加减薄的厚度分布，并裁切减薄后的径向扩压器叶型的进口段，生成初步蜗壳支板，在初步蜗壳支板的叶盆尾缘段裁切出贝塞尔曲线，可以有效避免蜗壳支板与径向扩压器装配时出现倒台阶，降低了总压损失和尾迹损失。

23、第三方面，本发明还提供了一种离心压气机，包括：

24、蜗壳；

25、径向扩压器；

26、离心叶轮，与径向扩压器一端连接；

27、蜗壳支板，蜗壳支板采用上述的蜗壳支板设计方法制成，蜗壳适于通过蜗壳支板与径向扩压器的相对另一端连接。

28、有益效果：本发明提供的离心压气机包括上述的蜗壳支板，具有蜗壳支板相同的技术效果，即，通过径向扩压器叶型的中弧线叠加减薄的厚度分布，并裁切减薄后的径向扩压器叶型的进口段，生成初步蜗壳支板，在初步蜗壳支板的叶盆尾缘段裁切出贝塞尔曲线，可以有效避免蜗壳支板与径向扩压器装配时出现倒台阶，降低总压损失和尾迹损失。另外，还显著提高了离心压气机的压比和效率。

29、第四方面，本发明还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述的蜗壳支板设计方法。

30、有益效果：本发明提供的非暂态计算机可读存储介质，计算机指令用于使计算机执行上述的蜗壳支板设计方法，具有蜗壳支板设计方法相同的技术效果，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种蜗壳支板设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的蜗壳支板设计方法，其特征在于，所述通过中弧线叠加厚度分布，得到离心压气机的径向扩压器叶型，并对所述径向扩压器叶型叠加减薄的厚度部分的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的蜗壳支板设计方法，其特征在于，所述径向扩压器叶型的公差为±0.5mm，蜗壳支板叶型轮廓度以及位置度的公差为±0.35mm。

4.根据权利要求3所述的蜗壳支板设计方法，其特征在于，所述径向扩压器叶型的出口段(102)的半厚度减薄0.4mm。

5.根据权利要求2所述的蜗壳支板设计方法，其特征在于，所述中弧线为所述径向扩压器叶型的叶盆(103)与叶背(104)形成的内切圆圆心的连线，所述半厚度为所述内切圆的半径。

6.根据权利要求1所述的蜗壳支板设计方法，其特征在于，所述初步蜗壳支板为类四边形结构，所述初步蜗壳支板远离所述径向扩压器叶型的进口段(101)的拐角处裁切出三点贝塞尔曲线。

7.根据权利要求1所述的蜗壳支板设计方法，其特征在于，根据计算所需的蜗壳支板(2)长度，裁切减薄后的所述径向扩压器叶型的进口段(101)，剩余出口段(102)部分形成初步蜗壳支板的步骤包括：

8.一种蜗壳支板，其特征在于，所述蜗壳支板采用权利要求1至7中任一项所述的蜗壳支板设计方法制成。

9.一种离心压气机，其特征在于，包括：

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至7中任一项所述的蜗壳支板设计方法。

技术总结本发明涉及航空发动机部件技术领域，公开了蜗壳支板设计方法、蜗壳支板、离心压气机及存储介质，其中该蜗壳支板设计方法，包括以下步骤：通过中弧线叠加厚度分布，得到离心压气机的径向扩压器叶型，并对径向扩压器叶型叠加减薄的厚度分布；根据计算所需的蜗壳支板长度，裁切减薄后的径向扩压器叶型的进口段，剩余出口段部分形成初步蜗壳支板；将初步蜗壳支板的叶盆尾缘段裁切出三点贝塞尔曲线，得到蜗壳支板。本发明提供的蜗壳支板设计方法通过径向扩压器叶型的中弧线叠加减薄厚度生成初步蜗壳支板，并在叶盆尾缘段裁切出贝塞尔曲线，可以有效避免蜗壳支板与径向扩压器装配时出现倒台阶，降低总压损失和尾迹损失。技术研发人员：高勇强,景晓明,庞健,彭文雯,李家俊受保护的技术使用者：中国航发湖南动力机械研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/9