(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211079799.9 (22)申请日 2022.09.05 (71)申请人 浙江理工大 学 地址 310000 浙江省杭州市杭州经济技 术 开发区白杨街道 2号大街9 28号 (72)发明人 魏义坤　苏安民　孙天翼　王政道　 杨徽　张炜　朱祖超　陈小平　 (74)专利代理 机构 杭州橙知果专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 33261 专利代理师 范琪美 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 113/14(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于逆设计算法的离心式压缩机叶轮准三 维设计方法 (57)摘要 本申请公开了一种基于逆设计算法的离心 式压缩机叶轮准三维设计方法， 其中方法包括通 过球棘算法对 未知流道壁面进行初步猜测； 计算 网格生成； 指定输入参数对叶轮子午面进行准三 维分析以获得内侧目标减压分布； 计算当前内侧 减压分布和目标内侧减压分布之间的差值； 判断 当前内侧减压分布是否接近于目标内侧减压分 布， 若是则流道壁面的变形停止而获得目标形 状； 若否， 则计算流道壁面的位移并更新流道壁 面的几何形状， 返回至计算网格生成。 本申请的 有益之处在于提供了一种通过流道减压分布进 行逆设计对子午平面进行改进以提高叶轮性能 的基于逆设计算法的离心式压缩机叶轮准三维 设计方法。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115438441 A 2022.12.06 CN 115438441 A 1.一种基于逆设计算法的离心式压缩机叶轮准 三维设计方法， 其特 征在于： 包括： 通过球棘 算法对未知流道壁 面进行初步 猜测； 计算网格生成； 指定输入参数对叶轮子 午面进行准 三维分析以获得内侧目标减压分布； 计算当前内侧减压分布和目标内侧减压分布之间的差值； 判断当前内侧减压分布是否接近于目标内侧减压分布， 若是则流道壁面的变形停止而 获得目标形状； 若否， 则计算流道壁面的位移并更新流道壁面的几何形状， 返回至计算网格 生成。 2.根据权利要求1所述的基于逆设计算法的离心式压缩机叶轮准三维设计方法， 其特 征在于： 所述通过球棘 算法对未知流道壁 面进行初步 猜测， 包括： 定义流道壁面由一组虚拟球组成， 沿指定方向自由移动形成的二维柔性流道， 在每个 流道壁面的外侧施加目标减压分布， 则流道壁面会变形以达到满足内侧目标减压分布； 假 设质量沿壁 面均匀分布， 流道壁 面的运动学关系如下： 上式中， Fs表示棘柱上虚拟球 所受的力， ΔP表示目标减压分布和当前减压分布的差值， A表示流道壁面局部受力面积， θ表示虚拟球受力方向与棘柱夹角， as表示加速度， Δy表示 达到内侧目标减压分布所需要的位移； 基于流道壁 面的表面密度对式(1 ‑2)进行换算得到以下公式： 上式中， ρ 表示 流道壁面的表面密度； 各虚拟球的新 位置由以下公式得到： 上式中， xi表示x方向的位移， yi表示y方向的位移， ΔPi表示目标减压分布和当前减压 分布的差值， θi表示虚拟球的受力方向与棘柱的夹角。 3.根据权利要求1所述的基于逆设计算法的离心式压缩机叶轮准三维设计方法， 其特 征在于： 所述输入参数包括质量流量、 转速、 叶片数量、 比热比、 气体常数、 入口角、 入口总温度 及入口总密度中的一种或多种。 4.根据权利要求3所述的基于逆设计算法的离心式压缩机叶轮准三维设计方法， 其特 征在于： 所述输入参数还包括轮毂到护罩的轮廓、 平均叶片形状及叶片的正态厚度分布中的一权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115438441 A 2种或多种。 5.根据权利要求2所述的基于逆设计算法的离心式压缩机叶轮准三维设计方法， 其特 征在于： 在计算流道壁面的位移中， 将当前内侧压力和目标内侧压力之间的差值施加到壁上的 每个虚拟球， 每 个虚拟球沿其 棘柱的位移由以下公式得到： 上式中， Δsi表示流道壁面的位移； ρ 表示流道壁面的表面密度； Pr‑target(i)表示目标减 压； Pr(i)表示当前减压； θi表示虚拟球受力方向与棘柱的夹角； 在无粘流中， 静止流道和旋转 流道的滞流压力和相对滞流压力分别是恒定的， 则： 定义减压如下： 相对滞止 压力改写为： 上式中， P0表示滞止压力， P表示静压， P0r表示相对滞止压力， Pr表示减压， ρ 表示壁面表 面密度， W表示表示相对速度， ω表示角速度， V 表示流体速度， R表示叶轮半径。 6.根据权利要求5所述的基于逆设计算法的离心式压缩机叶轮准三维设计方法， 其特 征在于： 将流道入口减压作为准三维分析的入口边界条件， 对于流道壁面上的第 一个虚拟球保 持固定。 7.根据权利要求1所述的基于逆设计算法的离心式压缩机叶轮准三维设计方法， 其特 征在于： 所述的基于逆设计算法的离心式压缩机叶轮准 三维设计方法还 包括： 采用三维数值模拟验证准 三维分析。 8.根据权利要求7所述的基于逆设计算法的离心式压缩机叶轮准三维设计方法， 其特 征在于： 所述采用三维数值模拟验证准 三维分析包括： 将准三维分析 得到的轮毂减压分布与三维数值模拟的结果进行比较； 将通过准 三维、 三维数值模拟及实验测量结果计算出的护罩上的减压分布进行比较； 将对轮毂和护罩上的减压进行的准 三维分析和三维分析 结果进行比较。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115438441 A 3