[發(fā)明專利]一種徑軸流式透平膨脹機(jī)葉輪子午面型線設(shè)計(jì)及校核方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310658968.9
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN103870626A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯予;孫皖;牛璐;劉景武;趙問銀
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會(huì)俠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及透平機(jī)械葉輪子午面的設(shè)計(jì)，特別是涉及一種徑軸流式透平膨脹機(jī)葉輪子午面型線設(shè)計(jì)及校核方法。?

背景技術(shù)

葉輪是透平機(jī)械的主要通流部分，其性能對整機(jī)性能有著決定性作用，子午面型線直接影響葉輪內(nèi)部的流動(dòng)結(jié)構(gòu)，在徑軸流式透平膨脹機(jī)中，傳統(tǒng)采用的方法是將子午面曲線看成由圓弧及直線段組成，在經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，估取圓弧半徑，構(gòu)建子午面，然后將子午面流道用繪圖軟件展開后用一系列包絡(luò)圓校核，逐步修正為光順變化的流道。這樣的幾何造型法，有三方面的缺點(diǎn)：一是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是繪圖試湊法，若包絡(luò)圓有一個(gè)不能滿足光順的條件，則需修改流道形狀，從進(jìn)口重新開始作包絡(luò)圓進(jìn)行校核，或是在出現(xiàn)大量候選葉輪時(shí)，則需要對這些葉輪子午面逐一進(jìn)行設(shè)計(jì)及包絡(luò)圓校核，這使工作量比較大；二是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中的校核將流道展開后包絡(luò)圓兩側(cè)的切線是否接近直線作為光順變化的依據(jù)，這種方法局限在二維判斷上，并未計(jì)算出三維下流道的通流面積，判斷依據(jù)沒有足夠的說服力；三是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與校核方法需要借助繪圖來實(shí)現(xiàn)，沒有數(shù)字化，不便于整體葉輪三維成型與加工及流道數(shù)值模擬等后續(xù)工作。?

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種徑軸流式透平膨脹機(jī)葉輪子午面型線設(shè)計(jì)及校核方法，本方法利用編程根據(jù)子午面基本參數(shù)計(jì)算子午面流道型線的數(shù)學(xué)表達(dá)式并計(jì)算出通流面積隨流線位置的變化趨勢，?其特征在于一是通過編程將子午面型線用數(shù)學(xué)式來表達(dá)，設(shè)計(jì)過程更加簡便、快速，并且能夠很快地得出子午面某一基本參數(shù)改變時(shí)子午面型線的變化；二是通過計(jì)算三維下流道通流面積來校核流道是否光順變化，更加直接與具有說服力；三是將子午面設(shè)計(jì)及校核數(shù)字化，方便整體葉輪三維成型與加工及流道數(shù)值模擬等后續(xù)工作。?

為了解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：?

一種徑軸流式透平膨脹機(jī)葉輪子午面型線設(shè)計(jì)及校核方法，包括如下步驟：?

說明：下述“下標(biāo)1”表示進(jìn)口，“下標(biāo)2”表示出口，“下標(biāo)h”表示hub曲線，即輪盤基線，“下標(biāo)s”表示shroud曲線，即輪蓋基線或葉頂線；?

步驟1、讀入葉輪子午面基本參數(shù)：進(jìn)口直徑D₁、葉高L₁、出口外徑D′₂以及出口內(nèi)徑D″₂，軸向總寬度B_t，hub曲線進(jìn)出口圓錐角β_1h及β_2h（輪盤基線上某一點(diǎn)出切線與軸線的夾角），shroud曲線進(jìn)出口圓椎角β_1s及β_βs（輪蓋基線或葉頂線上某一點(diǎn)出切線與軸線的夾角）；?

步驟2、選定子午面二維坐標(biāo)系，以葉輪軸線且逆氣流方向?yàn)閆軸正向，垂直軸線且從葉根到葉頂方向?yàn)镽軸正向，以葉輪子午面出口線段延長線與Z軸交點(diǎn)為原點(diǎn)，則葉輪子午面hub及shroud曲線進(jìn)出口點(diǎn)坐標(biāo)分別為：?