带双层叶栅结构的离心式叶轮三维设计

做这个叶轮的时候一开始是卡在叶型的流道匹配上，最开始想做单层直叶片，画完草绘拉曲面的时候发现，单排叶片在高转速下的气流折转角太陡，靠近轮盘的位置容易出现气流分离，索性改成了长短叶片搭配的双层叶栅结构，短叶片只从轮缘位置延伸到流道中段，不会遮挡轮盘侧的进气通道，还能打散长叶片背面的涡流区。曲面处理的时候没敢直接用扫掠，叶片的前缘是带小圆弧的钝头，要是直接沿径向扫掠，叶根和轮盘相接的位置会出现曲率突变，导圆角的时候容易破面，我是先把每个叶型的中弧线按流道走向做了空间扭曲，从进气边的轴向偏转到出气边的径向，再给每个截面叠加不同厚度的翼型数据，叶根位置的厚度比叶缘厚1.2毫米，既保证和轮盘连接的结构强度，也不会让流道过窄影响通流效率。轮盘部分没做等厚度设计，中心轮毂位置做了球形凸起的整流帽，能把进气端的气流顺滑导向叶栅通道，不会在轮毂中心形成滞流区，轮盘外缘做了一圈薄边凸台，后期做动平衡的时候可以直接在这个位置去重，不用伤到叶片型面。材质调试的时候特意给叶片做了半哑光的金属质感，没有用高反光的镜面材质，就是为了能看清叶型表面的曲率变化，检查有没有曲面凹陷或者不光顺的地方，光影打在叶片上的时候，能顺着叶型的扭转方向看到连续的反光带，就说明曲面的G2连续是达标的，要是出现反光带断折，就得回去调整控制点的权重。做这个模型的时候特意留了中心的安装轴孔位置，轴孔和轮毂的配合面做了0.02毫米的公差预留，后期要是做装配仿真，直接把轴件插进去就能完成配合，不用再额外修正面的间隙。其实一开始还考虑过给叶片做空心结构减重，后来算壁厚的时候发现，小尺寸叶轮做空心的话，壁厚太薄加工的时候容易变形，还是改成了实心叶片加轮盘背面的减重槽，既控制了整体重量，也不会给后续的数控加工增加太多难度，叶根和轮盘相接的位置全部做了R2的圆角过渡，避免应力集中，就算后期做有限元分析，这个位置的应力集中系数也能控制在合理范围内。