毫米级微型透平的气动优化设计研究

对叶轮直径为10 mm的微型透平进行了3种叶轮型线设计,并应用数值模拟进行了分析比较.主要考察3种方案气动性能的优劣,以此研究毫米级微型透平设计时适用的基本型线.在此基础上对设计方案3进行了气动优化设计,研究了提高毫米级微型透平总-静效率的可行方法.结果表明:在3种设计方案中,叶轮叶片中弧线向反旋转方向弯曲的方案3更适于高速运行,具有较高的效率与功率,是最优的设计方案;随着膨胀比增大,毫米级微型透平的余速损失增加,如追求高的总-静效率,需要选取较低的膨胀比;毫米级微型透平的尾管进出口面积比对透平总体性能有较大的影响,在热力设计时不应忽略,尾管进出口面积比在1左右时,透平总-静效率最高.