[发明专利]一种蜗壳的设计方法

权利要求书

1.一种蜗壳的设计方法，其特征在于，所述蜗壳的螺旋段型线的设计包括下述步骤：

(1)依据给定的蜗壳进口截面流动参数和蜗壳设计几何参数计算蜗壳起始截面方位角

(2)计算蜗壳截面方位角的范围为所对应的蜗壳截面圆半径R₁；

(3)采用隐式格式迭代计算方法计算蜗壳截面方位角的范围为所对应的蜗壳截面圆半径R₂；

(4)对步骤(2)和步骤(3)对应的蜗壳截面取并集得到蜗壳截面方位角范围内所对应的蜗壳截面圆半径R的集合；

(5)根据任意蜗壳截面方位角处截面圆的空间坐标参数方程计算任意蜗壳截面方位角处截面圆的空间坐标(x₁,y₁,z₁)；

(6)根据不同蜗壳截面方位角处截面圆的空间坐标得到蜗壳螺旋段截面圆空间型线。

2.根据权利要求1所述的蜗壳的设计方法，其特征在于，步骤(1)中给定的蜗壳进口截面流动参数和蜗壳设计几何参数为蜗壳进口体积流量q_v4、蜗壳进口绝对速度切向分量c_u4、蜗壳进口半径r₄和蜗壳进口宽度b₄。

3.根据权利要求2所述的蜗壳的设计方法，其特征在于，步骤(1)中蜗壳起始截面方位角的计算公式为：

式中：q_v4是蜗壳进口体积流量；c_u4是蜗壳进口绝对速度切向分量；r₄是蜗壳进口半径；b₄是蜗壳进口宽度。

4.根据权利要求2所述的蜗壳的设计方法，其特征在于，步骤(2)中所述蜗壳截面方位角的范围为所对应的蜗壳截面圆半径R₁均设定为式中：是蜗壳起始截面方位角，b₄是蜗壳进口宽度。

5.根据权利要求2所述的蜗壳的设计方法，其特征在于，步骤(3)中蜗壳截面方位角范围所对应的蜗壳截面圆半径R₂的计算公式为：

式中：为蜗壳截面方位角；q_v4是蜗壳进口体积流量；c_u4是蜗壳进口绝对速度切向分量；r₄是蜗壳进口半径；r_c是蜗壳截面圆圆心半径；C是几何变量；

式(2)中所述蜗壳截面圆圆心半径r_c计算公式为：

式(2)中所述几何变量C计算公式为：

6.根据权利要求2所述的蜗壳的设计方法，其特征在于，步骤(5)中任意蜗壳截面方位角处截面圆的空间坐标参数方程为：

其中，r₄是蜗壳进口半径，R是蜗壳截面圆半径，b₄是蜗壳进口宽度，是蜗壳截面方位角，t是参数方程中的参数，其取值范围是分别是参数t的下限和上限，由下列关于t的不等式解出：

7.一种蜗壳的设计方法，其特征在于，所述蜗壳的扩压段型线的设计方法为：

①根据给定的蜗壳扩压段扩张角度α和蜗壳扩压段出口截面圆直径D₆计算蜗壳型线最大半径r₅；

②根据蜗壳扩压段任意h处截面圆空间坐标(x₂,y₂,z₂)的参数方程计算蜗壳扩压段任意h处截面圆空间坐标(x₂,y₂,z₂)；

③根据蜗壳扩压段不同截面圆空间坐标得到蜗壳扩压段型线；

其中，h是蜗壳扩压段当前截面圆的高度。