李育金 熊萬里 彭思進(jìn) 孫宇杰

（湖南大學(xué)機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院）

0 引言

氫燃料電池汽車是以燃料電池為動(dòng)力源的新能源汽車，具有零排放、低噪聲、能量轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn)，將是未來汽車的發(fā)展方向，汽車在勻速、變速和上下坡等不同行駛工況下，需要燃料電池系統(tǒng)輸出的功率不同[1-2]。根據(jù)相關(guān)研究，燃料電池系統(tǒng)的輸出功率與氧氣進(jìn)入該系統(tǒng)時(shí)的流量和壓力有關(guān)[3-5]。而車用離心式空壓機(jī)是燃料電池系統(tǒng)氧氣供應(yīng)側(cè)的核心部件，為系統(tǒng)提供著一定壓比和流量的空氣，具有體積小、壓比高、流量范圍寬和效率高等優(yōu)點(diǎn)，與燃料電池系統(tǒng)有很高的契合度，將會(huì)是今后燃料電池車用空壓機(jī)發(fā)展的主流[6-8]。

為了滿足燃料電池汽車各個(gè)工況的功率需求，要求輸入的空氣具有更廣的流量和壓力范圍，進(jìn)而要求離心式空壓機(jī)具有更寬的工作范圍和更高的壓比，提高空壓機(jī)與燃料電池系統(tǒng)的匹配性。葉輪是離心式空壓機(jī)對(duì)氣體直接做功的唯一部件，根據(jù)歐拉方程[9]，理論上葉輪的線速度越高，空壓機(jī)能達(dá)到的壓比越大，因此本文對(duì)葉輪轉(zhuǎn)速為95000r/min 的離心式空壓機(jī)進(jìn)行研究。相關(guān)研究表明，葉輪出口處氣體動(dòng)能約占總輸入功的30%至40%[10]，隨后氣體進(jìn)入擴(kuò)壓器將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為燃料電池系統(tǒng)所需要的靜壓能。所以離心式空壓機(jī)氣動(dòng)性能主要受離心葉輪和擴(kuò)壓器的影響，通過優(yōu)化兩者的匹配性，可以提高氣體動(dòng)壓轉(zhuǎn)化為靜壓的能力，降低總壓損失，獲得較高的總壓恢復(fù)系數(shù)，提高離心式空壓機(jī)的氣動(dòng)性能[11]。

為實(shí)現(xiàn)離心葉輪與擴(kuò)壓器的最佳匹配，國內(nèi)外研究人員對(duì)擴(kuò)壓器進(jìn)行了一系列的研究。班海波等人[12]通過構(gòu)建葉輪和擴(kuò)壓器的最大流量系數(shù)的等式關(guān)系，對(duì)兩者進(jìn)行匹配，計(jì)算出擴(kuò)壓器的最佳喉口面積，使葉輪和擴(kuò)壓器在同一個(gè)流量下發(fā)生堵塞。S.Lieblein[13]對(duì)常規(guī)擴(kuò)壓器葉片的低速氣動(dòng)特性進(jìn)行分析，在低損耗區(qū)域內(nèi)，初步構(gòu)建了擴(kuò)壓器進(jìn)口氣流沖角與出口氣流落后角的經(jīng)驗(yàn)公式。李慶闊等人[14]對(duì)原型為楔形的擴(kuò)壓器進(jìn)行數(shù)值研究，以擴(kuò)壓器子午流道的Vt和Vm作為氣動(dòng)優(yōu)化的控制參數(shù)，提出控制Vt和Vm的分布規(guī)律是優(yōu)化擴(kuò)壓器的關(guān)鍵。S.M.Gunadal[15]對(duì)低稠度葉片擴(kuò)壓器中葉片傾斜角對(duì)穩(wěn)定工作范圍的影響進(jìn)行了數(shù)值研究，發(fā)現(xiàn)葉片尾緣沿葉高的方向傾斜一定的角度時(shí)有利于提高空壓機(jī)的工作范圍。劉火星等人[16]在低速葉柵風(fēng)洞中對(duì)NACA65葉型進(jìn)行氣動(dòng)性能的實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)葉片前緣為橢圓形的時(shí)候比圓形更能有效抑制流體的分離。倪鈺鑫等[17]對(duì)擴(kuò)壓器進(jìn)口無葉段的長度進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)無葉擴(kuò)壓段越長，擴(kuò)壓器性能越低，合適的范圍在擴(kuò)壓器子午高度的47%～93%。

在葉輪與擴(kuò)壓器的匹配性設(shè)計(jì)中，目前已有的研究多針對(duì)低中轉(zhuǎn)速下的離心式空壓機(jī)，對(duì)于高轉(zhuǎn)速且用于燃料電池汽車的研究較少。在對(duì)帶葉片擴(kuò)壓器的高速離心式空壓機(jī)進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)擴(kuò)壓器迎角對(duì)空壓機(jī)的氣動(dòng)性能有著顯著影響，本文對(duì)某款高速離心式空壓機(jī)的氣動(dòng)性能進(jìn)行數(shù)值分析，在不改動(dòng)葉輪的前提下，研究擴(kuò)壓器進(jìn)口迎角對(duì)整體氣動(dòng)性能的影響規(guī)律，并優(yōu)化葉輪與擴(kuò)壓器之間的參數(shù)匹配，提出適用于氫燃料電池的高速離心式空壓機(jī)的迎角范圍，為后續(xù)的研究和實(shí)驗(yàn)提供參考。

1 研究對(duì)象

本文的研究對(duì)象是某款單級(jí)帶葉片擴(kuò)壓器的高速離心式空壓機(jī)，適用于80～100kW 的車載燃料電池系統(tǒng)，為系統(tǒng)輸送一定壓比和流量的空氣。表1給出了該空壓機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)，葉輪和擴(kuò)壓器的三維模型及其流道子午面如圖1所示。

表1 空壓機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)Tab.1 Design parameters of air compressor

圖1 葉輪和擴(kuò)壓器的三維模型及其子午流道Fig.1 3D model of impeller and diffuser and its meridional channel

本文研究所用的擴(kuò)壓器葉片為NACA65系列翼型，該系列翼型是由美國國家航空咨詢委員會(huì)開發(fā)的一個(gè)翼型族，葉片流動(dòng)損失小，變工況性能好，廣泛應(yīng)用于高亞音速和超音速的工況，詳細(xì)的設(shè)計(jì)參數(shù)參考文獻(xiàn)[10,18,19]，翼型模型如圖2 所示。迎角（angle of attack，AoA）為來流速度矢量方向與翼型弦線的夾角，具體關(guān)系如式（1）所示，式中翼型安裝角γ為弦線與額線方向的夾角[20]，進(jìn)口氣流角α為來流速度矢量與圓周方向的夾角。根據(jù)數(shù)值大小，迎角有正負(fù)之分，正迎角表示來流沖向擴(kuò)壓器葉片的工作面（凸面），負(fù)迎角表示來流沖向葉片的非工作面（凹面）。

圖2 擴(kuò)壓器葉片翼型示意圖Fig.2 Schematic diagram of diffuser blade airfoil

根據(jù)擴(kuò)壓器的進(jìn)口氣流角和式（1）調(diào)整翼型安裝角以獲得不同迎角的葉片擴(kuò)壓器，取迎角的間隔為1°，計(jì)算完成了葉片擴(kuò)壓器迎角范圍在-4°～4°之間的9組仿真。

對(duì)于在同一轉(zhuǎn)速下的葉輪和葉片擴(kuò)壓器，不同流量時(shí)的迎角大小是不一致的，為避免不必要的麻煩以及方便行文，本文所說的迎角值均是指設(shè)計(jì)工況（即轉(zhuǎn)速95000r/min、流量140g/s）下擴(kuò)壓器來流速度矢量與翼型弦線的夾角，即式（1）中的α為定值，具體數(shù)值可根據(jù)單葉輪的仿真結(jié)果得出。

2 網(wǎng)格劃分及計(jì)算設(shè)置

2.1 網(wǎng)格劃分

利用NUMECA軟件對(duì)葉輪和擴(kuò)壓器進(jìn)行網(wǎng)格劃分并計(jì)算求解。為了更好的模擬湍流流動(dòng)，對(duì)于增強(qiáng)型壁面的湍流附面層的粘性底層，要求壁面無量綱網(wǎng)格尺度y+＜15，然后通過計(jì)算第一層網(wǎng)格厚度y1來獲得合理的網(wǎng)格[21-22]。葉輪與擴(kuò)壓器的展向網(wǎng)格層數(shù)均設(shè)為57 層，將葉輪出口的相關(guān)參數(shù)代入式（2）中，可以計(jì)算得擴(kuò)壓器壁面的y1＜3.8e-6m，取y1=3e-6m。

式中，Rex為雷諾數(shù)；ρ為流體密度；U為流體的時(shí)均速度；L為邊界層參考尺寸；μ為流體的動(dòng)力粘度；Cf為壁面摩擦系數(shù)；τw為壁面剪切應(yīng)力；uτ為壁面摩擦速度。

圖3 是葉輪和擴(kuò)壓器葉片的y+云圖，由于葉輪出口流速較高，因此葉輪葉片尾緣處y+值較大，但y+值均小于15，近壁面網(wǎng)格尺度滿足要求。

圖3 葉輪和擴(kuò)壓器葉片的y+云圖Fig.3 y+cloud diagram of impeller and diffuser blades

B2B網(wǎng)格劃分采用默認(rèn)的O4H拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，經(jīng)網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證之后，整個(gè)計(jì)算域網(wǎng)格數(shù)目將近171 萬，其中葉輪通道網(wǎng)格110萬，擴(kuò)壓器通道網(wǎng)格61萬，計(jì)算域網(wǎng)格如圖4所示。為了獲得高質(zhì)量網(wǎng)格，提高求解器的計(jì)算精度和運(yùn)算速度，則需要保證：1）最小網(wǎng)格正交性＞20°；2）最大網(wǎng)格長寬比＜1000；3）最大網(wǎng)格延展比＜5；4）最大網(wǎng)格偏轉(zhuǎn)角＜40°。最終網(wǎng)格質(zhì)量如表2所示。

表2 計(jì)算域網(wǎng)格質(zhì)量Tab.2 Grid quality of computing domain

圖4 計(jì)算域網(wǎng)格劃分Fig.4 Grid division of computing domain

2.2 計(jì)算設(shè)置

湍流的控制方程選用三維雷諾平均Navier-Stokes方程，同時(shí)采用魯棒性較強(qiáng)、求解速度快的Spalart-Allmaras湍流模型作為補(bǔ)充，使用中心差分格式將計(jì)算區(qū)域離散化；將葉輪設(shè)置為轉(zhuǎn)動(dòng)件，轉(zhuǎn)速為95000r/min，葉輪進(jìn)口導(dǎo)流管和擴(kuò)壓器設(shè)置為固定件，轉(zhuǎn)速為0；邊界條件給定進(jìn)口總溫298K、總壓101.3kPa，軸向進(jìn)氣，出口給定質(zhì)量流量和計(jì)算的初始靜壓；根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置初場(chǎng)，本文中進(jìn)口截面估計(jì)靜壓為95kPa，轉(zhuǎn)靜子面的估計(jì)靜壓為110kPa，迭代步數(shù)為800 步，收斂殘差初始值為1e-6。

從以下三個(gè)方面判斷計(jì)算結(jié)果是否收斂：1）模型的全局殘差達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，一般殘差值低于1e-4 也可以認(rèn)為全局殘差已經(jīng)收斂；2）各個(gè)物理變量的計(jì)算結(jié)果趨于穩(wěn)定；3）進(jìn)出口質(zhì)量流量的差值小于0.5%。若同時(shí)滿足這三個(gè)要求，則可以判定模型的計(jì)算結(jié)果已經(jīng)收斂。

3 計(jì)算結(jié)果及分析

由式（1）可知，要確定葉片擴(kuò)壓器的迎角大小，需要先獲得擴(kuò)壓器進(jìn)口處來流的氣流角。忽略離心葉輪出口與擴(kuò)壓器葉片進(jìn)口之間的無葉擴(kuò)壓段以及擴(kuò)壓器葉片前緣對(duì)氣流角的影響，則氣流的運(yùn)動(dòng)軌跡呈“對(duì)數(shù)螺旋線”型，葉輪出口氣流角等于擴(kuò)壓器來流氣流角。表3是單葉輪在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速95000r/min下的仿真結(jié)果，喘振流量88g/s為壓比下降臨界點(diǎn)[23]，此時(shí)壓比最高為4.2，從表中可知單葉輪仿真時(shí)的穩(wěn)定工況區(qū)在88～181g/s之間，設(shè)計(jì)點(diǎn)140g/s處的出口氣流角為α=16.5°。

表3 單葉輪在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下的仿真結(jié)果Tab.3 Simulation results of single impeller at design speed

3.1 不同迎角對(duì)空壓機(jī)工作范圍的影響

圖5 給出了離心葉輪在設(shè)計(jì)工況下不同迎角的流量-壓比特性曲線，取壓比最高點(diǎn)作為喘振點(diǎn)，保證空壓機(jī)具有安全的失速裕度[23]。從圖5 可以發(fā)現(xiàn)隨著迎角的增加，空壓機(jī)的喘振流量和堵塞流量逐漸增大，其穩(wěn)定工況區(qū)往大流量方向移動(dòng)，且工作范圍呈擴(kuò)大的趨勢(shì)，說明空壓機(jī)的通流能力在增強(qiáng)。除迎角-4°和-3°外，其余各迎角的設(shè)計(jì)點(diǎn)壓比均滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)迎角在-4°～1°之間增加時(shí)，堵塞流量逐漸增大，由于葉輪結(jié)構(gòu)不變，預(yù)測(cè)是擴(kuò)壓器在限制空壓機(jī)的最大通流量；當(dāng)迎角在2°～4°之間增加時(shí)，喘振流量繼續(xù)往大流量方向移動(dòng)，但堵塞流量卻不再變化，限制在181g/s左右，與表3中單葉輪仿真時(shí)的堵塞流量數(shù)值一致，所以預(yù)測(cè)此時(shí)堵塞點(diǎn)出現(xiàn)在葉輪內(nèi)部，是葉輪限制了堵塞流量的增大。

圖5 不同迎角的壓比曲線對(duì)比Fig.5 Comparison of pressure ratio curves at different angles of attack

為了驗(yàn)證上述預(yù)測(cè)是否正確，同時(shí)研究擴(kuò)壓器迎角對(duì)空壓機(jī)工作范圍影響，對(duì)不同迎角在堵塞工況時(shí)流道內(nèi)的馬赫數(shù)進(jìn)行分析，得到了流道子午面91%葉高處的相對(duì)馬赫數(shù)曲線，該葉高處的氣流沿流線經(jīng)過子午面的高馬赫數(shù)區(qū)，便于分析流體的臨界狀態(tài)，仿真結(jié)果如圖6所示。從圖中可以看出迎角在-4°～0°增加時(shí)，擴(kuò)壓器流道內(nèi)的相對(duì)馬赫數(shù)先增大后減小，波峰出現(xiàn)在擴(kuò)壓器歸一化長度的40%～50%處，峰值逐漸減小且均大于1，說明在擴(kuò)壓器通道截面的平均流速達(dá)到音速，出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。選取其中迎角-4°時(shí)擴(kuò)壓器通道的流場(chǎng)進(jìn)行分析，圖7 給出了其堵塞工況下10%、50%和90%葉高處的相對(duì)馬赫數(shù)云圖，發(fā)現(xiàn)馬赫數(shù)大于1首先出現(xiàn)在擴(kuò)壓器喉部區(qū)域，驗(yàn)證了前文的預(yù)測(cè)。

圖6 不同迎角在堵塞工況時(shí)子午面相對(duì)馬赫數(shù)曲線圖Fig.6 Relative Mach number curve of meridional plane under choking at different AoA

圖7 迎角-4°在堵塞工況時(shí)不同葉高處相對(duì)馬赫數(shù)Fig.7 Relative Mach number at different blade heights at AoA=-4°under choking

圖8 葉片擴(kuò)壓器進(jìn)口氣流示意圖Fig.8 Diagram of inlet air flow of vane diffuser

圖9 給出了迎角1°在堵塞工況下不同平面的相對(duì)馬赫數(shù)云圖，結(jié)合子午面和B2B面進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)此時(shí)高馬赫數(shù)區(qū)同時(shí)在葉輪和擴(kuò)壓器的喉部出現(xiàn)，隨著正迎角的增加葉輪喉部的馬赫數(shù)增大而擴(kuò)壓器的減小。堵塞工況下氣流從葉輪進(jìn)口到喉部時(shí)，因通流面積的減小，使流速達(dá)到當(dāng)?shù)芈曀伲忠蜉喩w側(cè)轉(zhuǎn)彎處的氣流收斂加劇，且葉頂與輪蓋之間存在間隙流，所以氣流更容易在葉頂發(fā)生分離，惡化流動(dòng)狀態(tài)，使流量不能再繼續(xù)增加。由于沒有改變?nèi)~輪的結(jié)構(gòu)，其喉部面積不變，所以堵塞流量并不會(huì)隨著迎角的增加而繼續(xù)增大，證明了上述分析結(jié)果的正確性。

圖9 迎角1°在堵塞工況下的相對(duì)馬赫數(shù)云圖Fig.9 Relative Mach number at AoA=1°under choking

綜合上述的分析可知，高速離心式空壓機(jī)的堵塞流量由葉輪和擴(kuò)壓器共同決定，更確切地說是由兩者的喉部面積決定，因?yàn)楫?dāng)流量不斷增大時(shí)，流道喉部由于截面積最小而使得氣流首先在該處達(dá)到音速，馬赫數(shù)達(dá)到臨界狀態(tài)，流量不再增加而發(fā)生堵塞。擴(kuò)壓器迎角與其喉部面積近似為正比例關(guān)系，如圖10所示，所以當(dāng)迎角過小時(shí)，擴(kuò)壓器因喉部面積較小而先于葉輪發(fā)生堵塞，甚至是未達(dá)到設(shè)計(jì)工況點(diǎn)就提前堵塞或接近堵塞，如迎角-4°～-2°。當(dāng)迎角增加時(shí)，擴(kuò)壓器喉部面積隨之增大，堵塞流量也在增大，達(dá)到一定數(shù)值后葉輪流道先出現(xiàn)堵塞，馬赫數(shù)達(dá)到臨界值，此時(shí)堵塞點(diǎn)轉(zhuǎn)移到葉輪喉部。為了實(shí)現(xiàn)擴(kuò)壓器與葉輪的良好匹配，要求擴(kuò)壓器盡可能地不縮小葉輪的工作范圍，通過改變擴(kuò)壓器迎角的大小，使流道的堵塞點(diǎn)位置剛好從擴(kuò)壓器喉部轉(zhuǎn)移到葉輪喉部，此時(shí)空壓機(jī)的工作范圍最廣，因此可以確定出迎角的最優(yōu)值在0°～2°之間。

圖10 擴(kuò)壓器迎角與其喉部面積的關(guān)系曲線Fig.10 Relation curve between AoA of diffuser and throat area

3.2 不同迎角對(duì)空壓機(jī)氣動(dòng)效率的影響

離心式空壓機(jī)在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下不同迎角的流量-效率特性曲線如圖11所示。從整體可以看到隨著迎角的增大，效率曲線往大流量、高效率方向移動(dòng)，穩(wěn)定工作區(qū)范圍逐漸擴(kuò)大。各效率曲線的差異主要是由于擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)的變化而引起的，擴(kuò)壓器的氣動(dòng)效率主要與摩擦損失、沖擊損失和分離損失等流動(dòng)損失有關(guān)，所以在綜合流動(dòng)損失最小時(shí)會(huì)具有最高的效率。排除掉提前堵塞的迎角-4°、-3°和-2°三個(gè)方案，對(duì)迎角-1°～4°時(shí)設(shè)計(jì)工況的效率進(jìn)行分析：當(dāng)迎角增大時(shí)，擴(kuò)壓器葉片的安裝角隨之減小，從幾何結(jié)構(gòu)上來看擴(kuò)壓器葉片的通流路徑在變短，所造成的摩擦損失減少；但迎角增大至正迎角時(shí)，氣流會(huì)在擴(kuò)壓器葉片的非工作面出現(xiàn)分離現(xiàn)象，增加了分離損失，同時(shí)迎角增大還會(huì)增加氣流與葉片之間的沖擊損失。綜合來看，迎角增大時(shí)所減少的摩擦損失不足以彌補(bǔ)隨之增加的分離損失和沖擊損失，使得總的流動(dòng)損失增加，所以設(shè)計(jì)工況的效率隨著迎角的增大而降低，在迎角-1°～0°之間的流動(dòng)損失最小，故而效率曲線的峰值在設(shè)計(jì)工況附近。

從圖11 中可以看到隨著迎角的增大，各效率曲線峰值所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量流量也在不斷增大。迎角的增大是通過減小擴(kuò)壓器的翼型安裝角來實(shí)現(xiàn)的，原流量下的氣流速度矢量與翼型弦線之間的夾角變大，增大了流動(dòng)損失，為了使流動(dòng)損失重新達(dá)到最小，則需要相應(yīng)地減小擴(kuò)壓器來流的氣流角，使其與弦線的夾角變小。由葉輪的出口速度三角形可知，當(dāng)流量增加時(shí)，氣流絕對(duì)速度的周向分量減小而徑向分量增加，出口氣流角隨之減小，所以當(dāng)迎角增大時(shí)，峰值效率所對(duì)應(yīng)的流量也在增加。

圖11 不同迎角的效率曲線對(duì)比Fig.11 Comparison of efficiency curves at different AoA

為了更好的評(píng)價(jià)空壓機(jī)的性能，定義效率大于70%屬于高效率，高效率區(qū)范圍與100g/s的比值為相對(duì)高效區(qū)，則不同迎角時(shí)空壓機(jī)氣動(dòng)系統(tǒng)的效率如表4所示。

表4 不同迎角的氣動(dòng)效率Tab.4 Aerodynamic efficiency at different angles of attack

從表中可知，隨著迎角的增加，相對(duì)高效區(qū)、峰值效率和設(shè)計(jì)點(diǎn)效率均先增大后減小，在迎角1°和2°時(shí)的相對(duì)高效區(qū)比例最大，達(dá)57%；迎角2°時(shí)具有最大的峰值效率74.3%；迎角-1°的設(shè)計(jì)點(diǎn)效率最高。對(duì)于具有多個(gè)使用工況的空壓機(jī)而言，在提高設(shè)計(jì)工況效率的同時(shí)，還需要擴(kuò)大高效率區(qū)的范圍，為了獲得高性能的空壓機(jī)，需要兼顧設(shè)計(jì)點(diǎn)效率和高效區(qū)范圍。因此，雖然迎角-1°的設(shè)計(jì)點(diǎn)效率最高，但是其相對(duì)高效區(qū)范圍比迎角1°小8%，峰值效率小0.3%，而迎角1°與-1°的設(shè)計(jì)點(diǎn)效率相差不大。綜合分析可知，在擴(kuò)壓器迎角0°～2°之間存在某個(gè)值，使得擴(kuò)壓器與葉輪的效率匹配性最優(yōu)，既保證了設(shè)計(jì)點(diǎn)落在高效率區(qū)范圍之內(nèi)，也使得高效率區(qū)的范圍達(dá)到最大，此時(shí)空壓機(jī)的綜合效率最高。

4 結(jié)論

本文對(duì)適用于80～100kW 氫燃料電池的車用離心式空壓機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬，葉輪設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為95000r/min，研究了葉片擴(kuò)壓器迎角大小對(duì)空壓機(jī)氣動(dòng)性能的影響，通過分析不同迎角時(shí)空壓機(jī)的性能曲線和流場(chǎng)云圖，得到以下結(jié)論：

1）葉片擴(kuò)壓器迎角大小對(duì)高速離心式空壓機(jī)的工作范圍具有顯著的影響。在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下，正迎角的穩(wěn)定工作范圍比負(fù)迎角的大，在較小的正迎角范圍內(nèi)存在最優(yōu)值，使得空壓機(jī)的工作范圍最寬，流量-壓比特性曲線平緩且滿足設(shè)計(jì)要求；

2）隨著迎角在-4°～4°之間增加，高效區(qū)范圍和峰值效率先提高后降低，離心式空壓機(jī)在迎角0°～2°范圍內(nèi)有最優(yōu)的綜合效率，設(shè)計(jì)點(diǎn)效率可達(dá)73.6%；

3）通過調(diào)整迎角大小，可以在不改變?nèi)~輪結(jié)構(gòu)的前提下，優(yōu)化擴(kuò)壓器與葉輪的匹配性能，提高離心式空壓機(jī)的氣動(dòng)性能和優(yōu)化設(shè)計(jì)流程；對(duì)于高轉(zhuǎn)速的離心式空壓機(jī)，葉片擴(kuò)壓器迎角在0°～2°之間具有良好的氣動(dòng)性能。

4）對(duì)于不同型號(hào)的葉片擴(kuò)壓器，其迎角的最優(yōu)范圍還需要進(jìn)一步研究，本文結(jié)論以及研究思路可為類似的帶葉片擴(kuò)壓器的高速離心式空壓機(jī)的設(shè)計(jì)提供參考。