点阵压气机叶轮轻量化设计及力学性能分析

以压气机叶轮为研究对象,轻量化设计为研究目标,设计了一种适合旋转周期对称结构应用的点阵填充点阵胞元。其目的是在保证满足设计要求的前提下,使叶轮刚度和强度具有可调性的同时降低叶轮质量。对转速为8×10^(4)r/min极限工况下的无填充轮、实心轮和不同点阵梁直径点阵填充轮进行了分析对比。结果表明,单个胞元梁直径为0.2mm,0.4mm,1mm的点阵轮相对于实心轮叶梢的平均周向变形分别降低了4.84%,3.49%,3.71%。对于点阵梁直径为0.4mm的叶轮,其重量相对于实心叶轮可降低22.68%,轮毂与叶片部分应力相对于实心轮可降低75MPa。点阵轮的叶梢周向平均变形位于无填充轮和实心轮之间。这一结果说明点阵填充轮毂的压气机叶轮不但可以有效减重,还可以提高压气机的工作效率。