田奎 唐方明 余佳

摘 要：为提高某离心压气机性能，对其进行了优化设计。在不改变离心级进出口尺寸、叶轮出口切线速度的前提下，优化离心叶轮流道、叶片载荷以及切割径向扩压器，并采用三维数值模拟方法对改进设计和原设计的性能进行对比分析，结果表明改进设计与原始相比，离心级设计点流量增大近1%，设计点效率提高0.5个百分点，峰值效率提高0.6个百分点，喘點压比提高了0.6%，综合裕度维持不变。

关键词：离心压气机;优化设计;数值计算

近年来，随着小型燃机和涡轴发动机的发展，离心压气机得到了广泛的关注。与轴流式压气机相比，在相同的转速和质量流量的情况下，离心压气机有着较高的比功传输能力，因此广泛地应用于直升机和小型飞机的发动机上。

随着气动力学、材料学等相关学科的发展，单级离心压气机的压比不断升高，对其内部流动的研究也逐渐增多。1976年，Eckardt[1]首次使用L2F方法，对一压比为2.1的离心压气机出口的射流尾迹现象进行了测量。Karin[2]也采用L2F方法对一压比为4的离心叶轮进行了测量，C Hah[3]对其进行了三维数值模拟。随后，Krain[4，5]又对进口叶尖马赫数高达1.3，压比为6.1的离心叶轮进口处的激波现象进行了测量，C Hah[6]采用数值方法对其进行了模拟。Zangeneh M.等[7]对一增压6.2 的离心叶轮采用反方法进行了优化设计，结果表明新设计的叶轮出口流场更为均匀，有利于提高叶轮气动性能。

1 原型分析和改进思路

对某离心压气机进行了计算分析表明：离心压气机级的无量纲比转速Ns约为0.565，是一个典型的低比转速高亚音速离心级。……