涡轮及涡轮增压器制造技术

本申请公开了一种涡轮及涡轮增压器，该涡轮包括轮毂和叶片，多个所述叶片绕着所述轮毂的轴线沿周向排布；所述叶片的前缘为弯曲形状，自所述叶片的根部向所述叶片的顶部方向，所述前缘的曲率先呈增大变化趋势，再呈减小变化趋势；所述前缘的曲率发生突变的位置为拐点位置，定义所述前缘的顶部与所述拐点位置之间的垂向距离为h1，定义所述前缘的根部与所述拐点位置之间的垂向距离为h2，其中，h1=(0.65~1)h2。通过对涡轮的叶片结构的改进，有效改善了涡轮入口处的二次流现象，能够降低损耗，提高涡轮增压器的效率。涡轮增压器的效率。涡轮增压器的效率。

【技术实现步骤摘要】
涡轮及涡轮增压器


[0001]本申请涉及涡轮增压
，特别是涉及一种涡轮及涡轮增压器。

技术介绍

[0002]发动机系统中一般会采用涡轮增压的方式来增加进气量，以提高发动机的动力性能。在发动机的排气管路上设置有涡轮增压器，利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮旋转，涡轮又带动与其同轴的叶轮旋转，对空气进行压缩以此来增加进气量。
[0003]在实际应用中发现，涡轮入口处容易产生二次流现象，涡轮入口处的损耗较大，涡轮增压器的效率不高。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是提供一种涡轮及涡轮增压器，通过对涡轮的叶片结构的改进，有效改善了涡轮入口处的二次流现象，能够降低损耗，提高涡轮增压器的效率。
[0005]为解决上述技术问题，本申请提供一种涡轮，包括轮毂和叶片，多个所述叶片绕着所述轮毂的轴线沿周向排布；所述叶片的前缘为弯曲形状，自所述叶片的根部向所述叶片的顶部方向，所述前缘的曲率先呈增大变化趋势，再呈减小变化趋势；所述前缘的曲率发生突变的位置为拐点位置，定义所述前缘的顶部与所述拐点位置之间的垂向距离为h1，定义所述前缘的根部与所述拐点位置之间的垂向距离为h2，其中，h1=(0.65~1)h2。
[0006]该涡轮将其叶片的前缘设置为弯曲形状，并将弯曲形状的曲率从叶片的根部向顶部方向先变大后变小设计，这样，涡轮入口的进气攻角可尽量均匀，结合前缘曲率发生突变的位置在整个叶片高度上的位置关系，有效改善了流场在叶片的高度方向上的不均匀性而产生二次流的现象，降低涡轮入口的损耗，从而提高涡轮的工作效率。
[0007]如上所述的涡轮，定义所述前缘的顶部中心与所述前缘的底部中心之间的横向距离为a1，其中，|a1/（h1+h2）|≤0.25。
[0008]如上所述的涡轮，定义所述前缘的底部中心与所述拐点位置之间的最大横向距离为a2，|a1/（h1+h2）|≤|a2/（h1+h2）|≤0.4。
[0009]如上所述的涡轮，所述叶片包括前缘区域，所述前缘区域的横截面形状与所述前缘的形状保持一致。
[0010]如上所述的涡轮，沿所述叶片的流线方向，所述前缘区域为所述前缘至所述叶片的流线长度的20%~25%所在位置之间的区域。
[0011]如上所述的涡轮，所述叶片还包括过渡区域和主体区域，所述过渡区域位于所述前缘区域和所述主体区域之间，所述过渡区域的横截面形状自所述前缘区域向所述主体区域圆滑过渡。
[0012]如上所述的涡轮，所述主体区域的横截面为直线形状。
[0013]如上所述的涡轮，所述前缘的曲率先呈逐渐增大变化趋势，再呈逐渐减小变化趋势。
[0014]本专利技术还提供一种涡轮增压器，包括涡轮和涡轮壳，所述涡轮位于所述涡轮壳内；所述涡轮为上述任一项所述的涡轮。
[0015]由于上述涡轮具有上述技术效果，所以包括该涡轮的涡轮增压器也具有相同的技术效果，此处不再重复论述。
附图说明
[0016]图1为本申请所提供一种实施例中涡轮的结构示意图；图2为图1中单个叶片的前缘的结构示意图；图3为图1中单个叶片的子午面结构示意图；图4为本申请实施例提供的涡轮与现有涡轮在入口处的流场分布示意图。
[0017]附图标记说明：涡轮10，轮毂11，叶片12，前缘12a，后缘12b，前缘区域121。
具体实施方式
[0018]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。
[0019]请参考图1和图2，图1为本申请所提供一种实施例中涡轮的结构示意图；图2为图1中单个叶片的前缘的结构示意图。
[0020]本实施例中，涡轮10包括轮毂11和叶片12，其中，叶片12设有多个，多个叶片12绕着轮毂11的轴线沿轴向排布，每个叶片12具有前缘12a和后缘12b，前缘12a指的是叶片12的前端面，后缘12b指的是叶片12的后端面，前缘12a靠近涡轮10的入口处，后缘12b靠近涡轮10的出口处。
[0021]本实施例中，叶片12的前缘12a为弯曲形状，如图2所示，自叶片12的根部向叶片12的顶部方向，前缘12a的曲率先呈增大变化趋势，再呈减小变化趋势。
[0022]叶片12的根部指的是叶片12与轮毂11相连接的一端，叶片12的顶部指的是叶片12相对远离11的一端。
[0023]叶片12具有一定的厚度，可以理解，叶片12在厚度方向具有两个面，分别为压力面和吸力面，具体到叶片12的前缘12a，则为对应厚度方向的两条弯曲线，前缘12a的弯曲形状也可以理解为是前缘12a在叶片12厚度方向的两条线均为曲线，曲线的曲率呈先增大后减小的变化趋势。
[0024]如上设置后，涡轮10入口的进气攻角在叶片12的高度方向上（即从叶片12的根部向叶片12的顶部的方向）可尽量均匀，因为涡轮10的进气攻角为叶片12的速度角和叶片角的差值，进气气流在叶片12高度方向上的速度角不均匀，将前缘12a的形状设为弯曲结构，使得叶片角在叶片12的高度方向上为变化值而非定值，这样使得进气攻角均匀化，能够有效改善因涡轮10入口处流场在叶片12高度方向的不均匀而产生的二次流现象，降低了涡轮10入口的损耗，从而可提高涡轮10的工作效率。
[0025]具体应用中，前缘12a的曲率发生突变的位置为拐点位置S，如图2中点划线所标记的位置，也就是说，从叶片12的根部到拐点位置S，前缘12a的曲率呈增大趋势，从该拐点位置S到叶片12的顶部，前缘12a的曲率呈减小趋势。
[0026]实际设置时，从叶片12的根部到拐点位置S，前缘12的曲率呈逐渐增大的趋势，从拐点位置S到叶片12的顶部，前缘12的曲率呈逐渐减小的趋势，可降低二次流现象产生的机会。
[0027]定义前缘12a的顶部与拐点位置S之间的垂向距离为h1，定义前缘12a的根部与拐点位置S之间的垂向距离为h2，则h1=(0.65~1)h2。
[0028]这样，可确定前缘12a曲率发生突变的位置在整个叶片12高度上的位置，更有利于改善因涡轮10入口处流场不均匀性而产生的二次流现象。
[0029]实际应用中，可根据涡轮10的应用环境和改善需求来进行仿真或试验，以确定前述h1和h2之间的相对关系，不局限于上述所述关系。
[0030]具体设置时，前缘12a在叶片12厚度方向的尺寸自叶片12的根部向叶片12的顶部有减小的趋势。
[0031]进一步的，定义前缘12a的顶部中心与前缘12a的底部中心之间的横向距离为a1，其中，|a1/（h1+h2）|≤0.25。
[0032]这里横向距离指的是垂直于叶片12高度的方向上距离。
[0033]上述设置可以确定前缘12a的弯曲程度，在减少二次流产生的基础上，确保叶片12的结构强度和刚度，确保涡轮10的使用寿命和工作可靠性。
[0034]进一步的，定义前缘12a的底部中心与拐点位置S之间的最大横向距离为a2，如前所述，叶片12具有一定厚度，这里指的前缘12a底部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.涡轮，包括轮毂和叶片，多个所述叶片绕着所述轮毂的轴线沿周向排布；其特征在于，所述叶片的前缘为弯曲形状，自所述叶片的根部向所述叶片的顶部方向，所述前缘的曲率先呈增大变化趋势，再呈减小变化趋势；所述前缘的曲率发生突变的位置为拐点位置，定义所述前缘的顶部与所述拐点位置之间的垂向距离为h1，定义所述前缘的根部与所述拐点位置之间的垂向距离为h2，其中，h1=(0.65~1)h2。2.根据权利要求1所述的涡轮，其特征在于，定义所述前缘的顶部中心与所述前缘的底部中心之间的横向距离为a1，其中，|a1/（h1+h2）|≤0.25。3.根据权利要求2所述的涡轮，其特征在于，定义所述前缘的底部中心与所述拐点位置之间的最大横向距离为a2，|a1/（h1+h2）|≤|a2/（h1+h2）|≤0.4。4.根据权利要求1
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3任一项所述的涡轮，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张子山，吕顺，窦站成，李俊琦，谭治学，王意宝，云峰，王新校，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：