航空发动机离心压气机叶轮结构设计

本次设计的离心压气机叶轮采用三维参数化建模方式完成整体结构构建，建模过程中首先确定叶轮的核心气动参数，以离心喷射增压的工作原理为基础，先绘制中心轮毂的回转基体特征，确定中心安装轴孔的配合尺寸与轮毂的锥度轮廓，保证叶轮与传动轴的装配同轴度要求。叶片部分采用三元扭曲翼型设计，逐片构建长短间隔分布的主叶片与分流叶片，主叶片从轮毂进口端延伸至轮缘出口端，叶片型线沿径向逐步扭转，适配气流从轴向进入转为径向流出的流动轨迹，分流叶片设置在相邻主叶片的流道中间位置，有效抑制流道内的气流分离，提升压气机的工作效率与喘振裕度。建模过程中对叶片前缘做了小圆角钝化处理，降低气流进口的冲击损失，叶片尾缘做了厚度收窄处理，减少气流出口的尾迹损失，所有叶片与轮毂的连接位置均做了平滑过渡圆角，消除应力集中点，提升叶轮整体的结构强度。材质设定上选用高温高强度合金材质，渲染时赋予金属哑光质感，模拟真实航空叶轮的加工表面状态，通过光影渲染清晰呈现叶片的扭曲曲面形态与流道的空间分布。设计过程中重点考量了叶轮的高速旋转动平衡特性，所有叶片沿圆周方向均布排列，保证质量分布均匀，同时对叶片的厚度分布做了优化，从根部到顶部逐步减薄，既满足高速旋转下的离心强度要求，又尽可能降低叶轮的整体转动惯量。整体流道的型面做了连续曲率检查，保证流道壁面光滑无突变，减少气流在流道内的流动阻力，让气流在叶轮旋转作用下顺利完成动能到压力能的转换，适配航空发动机高转速、高增压比的工作需求，整体结构紧凑，气动性能与结构强度均达到设计预期。