本申請涉及離心壓縮機(jī)，尤其涉及一種離心壓縮機(jī)的蝸殼設(shè)計(jì)方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、離心壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于石油/煤化工、冶金、空分、航空等工業(yè)領(lǐng)域。離心壓縮機(jī)是一種用以壓縮氣體的葉輪機(jī)械，氣體的壓縮和氣壓的提高，是靠葉輪旋轉(zhuǎn)對氣體做功增加氣體壓力和動(dòng)能，氣體流經(jīng)葉輪、擴(kuò)壓器等擴(kuò)張通道實(shí)現(xiàn)升壓，是一種高能耗的通用設(shè)備。提升壓縮機(jī)的性能，降低能耗是離心壓縮機(jī)設(shè)計(jì)的長期目標(biāo)。

2、離心壓縮機(jī)的級可以是葉輪、葉輪+擴(kuò)壓器、葉輪+擴(kuò)壓器+蝸殼。在離心壓縮機(jī)中，蝸殼用來收集擴(kuò)壓器或葉輪后面的氣體，并將其引到壓縮機(jī)后面的輸氣管道或冷卻器中。蝸殼作為離心壓縮機(jī)的核心靜止部件，其設(shè)計(jì)的優(yōu)劣會(huì)直接影響到級的效率和工作范圍。

3、現(xiàn)有的蝸殼的周向截面積都局限于單一的變化規(guī)律，這使得蝸殼與級(葉輪與擴(kuò)壓器)匹配時(shí)，要么離心壓縮機(jī)的性能在大流量工況范圍優(yōu)，而小流量工況范圍劇烈下降；要么小流量工況范圍性能優(yōu)，而大流量工況范圍性能急劇惡化。從而難以使得離心壓縮機(jī)在整個(gè)工況范圍內(nèi)都能達(dá)到較好的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請的目的在于提供一種離心壓縮機(jī)的蝸殼設(shè)計(jì)方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)，能夠使得蝸殼與級(葉輪與擴(kuò)壓器)更匹配，進(jìn)而使得離心壓縮機(jī)的性能在整個(gè)工作范圍內(nèi)都處于較優(yōu)的狀態(tài)。

2、本申請的一個(gè)方面提供一種離心壓縮機(jī)的蝸殼設(shè)計(jì)方法。所述離心壓縮機(jī)包括葉輪、擴(kuò)壓器及蝸殼。所述方法包括：基于所述葉輪和所述擴(kuò)壓器的氣流流動(dòng)規(guī)律，建立蝸殼的周向截面積分布函數(shù)，其中，所述周向截面積分布函數(shù)由多個(gè)分段函數(shù)關(guān)系式組合而成，并且，所述多個(gè)分段函數(shù)關(guān)系式均與蝸殼的周向角度相關(guān)聯(lián)；基于所述葉輪和所述擴(kuò)壓器的性能參數(shù)獲得擴(kuò)壓器出口的半徑、擴(kuò)壓器出口氣流的體積流量及擴(kuò)壓器出口氣流的周向分速度；根據(jù)所述擴(kuò)壓器出口的半徑、所述擴(kuò)壓器出口氣流的體積流量及所述擴(kuò)壓器出口氣流的周向分速度并基于所述多個(gè)分段函數(shù)關(guān)系式來得到所述蝸殼的各周向角度的周向截面積；按照所述蝸殼的各周向角度的周向截面積進(jìn)行造型以得到所需的蝸殼。

3、進(jìn)一步地，所述方法還包括：預(yù)先將蝸殼的周向角度劃分為多個(gè)周向角度區(qū)間，其中，不同的周向角度區(qū)間對應(yīng)不同的分段函數(shù)關(guān)系式。

4、進(jìn)一步地，所述方法還包括：預(yù)先確定關(guān)于蝸殼的周向角度的中間函數(shù)，其中，所述周向截面積分布函數(shù)是關(guān)于蝸殼的周向角度及所述中間函數(shù)的函數(shù)，并且，不同的周向角度區(qū)間對應(yīng)的中間函數(shù)的關(guān)系式不同。

5、進(jìn)一步地，所述周向截面積分布函數(shù)表示如下：

6、

7、其中，表示所述蝸殼的周向截面積分布函數(shù)；表示所述中間函數(shù)；為所述蝸殼的周向角度；a為常數(shù)；b和c均為與所述擴(kuò)壓器出口的半徑有關(guān)的常數(shù)。

8、進(jìn)一步地，所述方法還包括：預(yù)先選定一分隔角度；通過所述分隔角度將蝸殼的周向角度劃分為第一周向角度區(qū)間和第二周向角度區(qū)間，其中，當(dāng)所述蝸殼的周向角度位于所述第一周向角度區(qū)間時(shí)，所述中間函數(shù)具有第一關(guān)系式；當(dāng)所述蝸殼的周向角度位于所述第二周向角度區(qū)間時(shí)，所述中間函數(shù)具有第二關(guān)系式，所述第一關(guān)系式與所述第二關(guān)系式不同。

9、進(jìn)一步地，所述中間函數(shù)的關(guān)系式表示如下：

10、

11、其中，d和e均為常數(shù)；r5為所述擴(kuò)壓器出口的半徑；cu5為所述擴(kuò)壓器出口氣流的周向分速度；qv5為所述擴(kuò)壓器出口氣流的體積流量。

12、進(jìn)一步地，所述分隔角度在80°～120°的范圍內(nèi)取值。

13、進(jìn)一步地，所述分隔角度為100°，當(dāng)所述分隔角度取100°時(shí)，所述中間函數(shù)的關(guān)系式表示如下：

14、

15、a、b和c的取值分別如下：a＝3.356；c＝6.712r5。

16、本申請的另一個(gè)方面提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的離心壓縮機(jī)的蝸殼設(shè)計(jì)方法的步驟。

17、本申請的又一個(gè)方面提供一種離心壓縮機(jī)的蝸殼設(shè)計(jì)系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的離心壓縮機(jī)的蝸殼設(shè)計(jì)方法的步驟。

18、本申請一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的離心壓縮機(jī)的蝸殼設(shè)計(jì)方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)通過將蝸殼的周向截面積分布函數(shù)采用由多個(gè)分段函數(shù)關(guān)系式組合而成的方式，通過這些分段函數(shù)關(guān)系式來控制蝸殼的周向截面積分布規(guī)矩，使得設(shè)計(jì)出來的蝸殼能夠與離心壓縮機(jī)的級(葉輪與擴(kuò)壓器)更好地匹配，從而使得離心壓縮機(jī)的性能在整個(gè)工作范圍內(nèi)都處于較優(yōu)的狀態(tài)。

技術(shù)特征：

1.一種離心壓縮機(jī)的蝸殼設(shè)計(jì)方法，所述離心壓縮機(jī)包括葉輪、擴(kuò)壓器及蝸殼，其特征在于：所述方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：還包括：

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：還包括：

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于：所述周向截面積分布函數(shù)表示如下：

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于：還包括：

6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：所述中間函數(shù)的關(guān)系式表示如下：

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：所述分隔角度在80°～120°的范圍內(nèi)取值。

8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于：所述分隔角度為100°，當(dāng)所述分隔角度取100°時(shí)，所述中間函數(shù)的關(guān)系式表示如下：

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的離心壓縮機(jī)的蝸殼設(shè)計(jì)方法的步驟。

10.一種離心壓縮機(jī)的蝸殼設(shè)計(jì)系統(tǒng)，其特征在于，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述如權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的離心壓縮機(jī)的蝸殼設(shè)計(jì)方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┮环N離心壓縮機(jī)的蝸殼設(shè)計(jì)方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)。該方法包括：基于葉輪和擴(kuò)壓器的氣流流動(dòng)規(guī)律，建立蝸殼的周向截面積分布函數(shù)，周向截面積分布函數(shù)由多個(gè)分段函數(shù)關(guān)系式組合而成，且多個(gè)分段函數(shù)關(guān)系式均與蝸殼的周向角度相關(guān)聯(lián)；獲得擴(kuò)壓器出口的半徑、擴(kuò)壓器出口氣流的體積流量及擴(kuò)壓器出口氣流的周向分速度；根據(jù)擴(kuò)壓器出口的半徑、擴(kuò)壓器出口氣流的體積流量及擴(kuò)壓器出口氣流的周向分速度并基于多個(gè)分段函數(shù)關(guān)系式來得到蝸殼的各周向角度的周向截面積；按照蝸殼的各周向角度的周向截面積進(jìn)行造型以得到所需的蝸殼。本申請能使得蝸殼與級更匹配，進(jìn)而使得離心壓縮機(jī)的性能在整個(gè)工作范圍內(nèi)都處于較優(yōu)的狀態(tài)。

技術(shù)研發(fā)人員：馬亞如,唐慧敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：英格索蘭技術(shù)研發(fā)（上海）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2