发明内容
[0004] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种离心压缩机模型级，对现有离心压缩机模型级的扩压器、弯道和回流器结构进行改进，确保提升离心压缩机模型级的运行效率以及增强运行的稳定性。
[0005] 本发明采用的技术方案如下：
[0006] 本发明包括叶轮、叶片扩压器、弯道和回流器。所述的叶片扩压器设置在叶轮出口处；叶片扩压器的扩压器叶片为弯掠叶片，即扩压器叶片的出口靠近扩压器轮盖的那侧弯折形成出口稳流片；叶片扩压器的出口与弯道相通；所述弯道的外壁开有环形凹槽；回流器的回流器叶片在叶片压力面和吸力面都开设有减阻槽，回流器叶片在叶片出口处开有矩形槽道。
[0007] 所述的环形凹槽包括等距布置的多个环形槽道，环形槽道是沿着弯道的外壁整圈开设的，最靠近回流器的环形槽道处于弯道的外壁中心圆周处，其它环形槽道设置在靠近扩压器的一侧。
[0008] 所述的回流器叶片在叶片压力面和吸力面均开设有两个减阻槽；同一横截面上，叶片压力面的一个减阻槽与回流器叶片出口之间的弧长为叶片压力面总弧长的0.25，另一个减阻槽与回流器叶片进口之间的弧长也为叶片压力面总弧长的0.25；同一横截面上，叶片吸力面的一个减阻槽与回流器叶片出口之间的弧长为叶片吸力面总弧长的0.25，另一个减阻槽与回流器叶片进口之间的弧长也为叶片吸力面总弧长的0.25。
[0009] 所述回流器叶片的出口处开设有沿叶片宽度对称的两个矩形凹槽，两个矩形凹槽的外端均开放设置。
[0010] 所述的扩压器叶片为弯掠叶片与二维叶片相比，使得扩压器叶片出口靠近扩压器轮盖的那侧能量梯度函数值K减小，该能量梯度函数值K的具体计算如下：首先计算模拟出离心压缩机模型级内所需的流动物理参数，包括气流速度、总温、压强和湍流粘度；其次，分别计算扩压器叶片为弯掠叶片和二维叶片时扩压器内部各位置的能量梯度函数值K，并比较扩压器叶片为弯掠叶片和二维叶片时叶片出口靠近扩压器轮盖的那侧能量梯度函数值K。
[0011] 所述扩压器内能量梯度函数值K的计算公式：
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[0013] 式(1)中， 为流体总压，P为流体静压，k为空气的比热容，通常取1.4，Ma为气流的马赫数；H为流体的能量损失；α表示扩压器内流体在x方向的速度与流体速度矢量之间的夹角,μ表示流体的粘度,U表示流体速度矢量，ρ表示流体的密度；n表示流体流线的法线方向，s表示流体流线的切线方向。
[0014] 式(1)中：
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[0021] 表示U在x方向的一阶偏导， 表示U在y方向的一阶偏导， 表示μ在x方向的一阶偏导， 表示μ在y方向的一阶偏导， 表示α在x方向的一阶偏导， 表示α在y方向的一阶偏导， 表示U在x方向的二阶偏导， 表示U在y方向的二阶偏导， 表示U关于x、y的混合偏导；x、y为直角坐标系的两个坐标轴。
[0022] 所述出口稳流片的尾缘线与叶片扩压器的轴向夹角为3°。
[0023] 所述环形槽道的槽宽为3mm，槽深为2mm，相邻环形槽道在弯道外壁间隔的弧长对应的圆心角为5°。
[0024] 所述减阻槽的槽深为0.8mm，宽为1mm。
[0025] 所述两个矩形凹槽的内端距离为叶片出口宽度的3/11。
[0026] 本发明的有益效果是：
[0027] 1、本发明能够改善原型离心压缩机模型级的总压-流量系数特性和多变效率-流量系数特性，改善原型离心压缩机模型级的气动性能。利用CFD技术进行数值模拟，在额定工况下本发明的全压效率较原型提升了2％，并且当小流量工况时，本发明的全压效率较原型提升了3～6％，能较有效地提高离心压缩机模型级的运行效率，并且使得压缩机高效运行范围拓宽，增强了压缩机运行的稳定性。
[0028] 2、本发明提出了扩压器内能量梯度函数值的计算公式，能够准确计算扩压器内部各位置的能量梯度函数值K大小，根据能量梯度函数值K大小来比较各位置的流动稳定性；针对能量梯度函数值K在扩压器轮盖附近比较大的流动特点，提出弯掠叶片的措施，使得轮盖附近能量梯度函数值K明显减小，提升了离心压缩机模型级的运行效率。
