[發明專利]用于對非流線型的螺旋槳葉片進行建模的方法

有效

• 申請號: 201480046314.3
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN105474216B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 西里爾·費爾布魯格;喬納森·沃拉斯吐溫;克萊門特·德杰;安東尼·盧艾
• 申請（專利權）人: 斯奈克瑪
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 鄔志岐;姚開麗

本發明涉及一種對非流線型螺旋槳(1)的葉片(2)的至少一個部分進行建模的方法，葉片(2)的部分具有偏移(3)，所述方法的特征在于，所述方法包括使用設備(10)的數據處理裝置(11)實施以下步驟：(a)將至少一條貝塞爾曲線參數化，所述貝塞爾曲線表示出所述葉片(2)的表征偏移(3)的變形，該曲線由以下因素限定：a.第一端部控制點和第二端部控制點(PCU₁、PCU_K)；b.布置在端點(PCU₁、PCU_K)之間的至少一個中間控制點(PCU_i，根據至少一個變形參數和葉片(2)中的所述切面高度來執行參數化，在參數化的基礎上，中間控制點(PCU_i)的橫坐標和第二端點(PCU_K)的縱坐標被表示出；(b)確定變形參數的優化值；(c)將以該方式確定的值輸出到所述設備(10)的界面(13)。

技術領域

本發明涉及一種計算機輔助設計。

更具體地，本發明涉及用于對螺旋槳葉片進行建模的方法。

背景技術

具有“非流線形”風扇的發動機(或者，“槳扇”類型或“開式轉子”類型的渦輪螺旋槳發動機)是一類其風扇被附接在殼體外的發動機，其與傳統的渦輪發動機(渦輪風扇式)不同，在傳統的渦輪發動機中，風扇是流線型的。

圖1中示出的“反向旋轉開式轉子”(Contra-Rotating Open Rotor，CROR)已經眾所周知，其裝備有兩個沿相反的方向旋轉的螺旋槳。由于其具有特別高的推進力產出，因此人們對其非常感興趣。

因此，這種類型的發動機的目的在于通過將其燃料消耗量保持為與渦輪螺旋槳發動機的燃料消耗量相近來保持渦輪發動機的速度和性能。由于風扇不再是流線型的事實，它實際上可能會增大直徑和用于推力的有用的空氣流量。

然而，流線型的缺乏會引起針對遵守技術規范的問題，尤其是在聲學方面，這是因為這種類型的發動機產生比傳統發動機更多的噪音。實際上，在每個螺旋槳葉片上產生的牽引力取決于存在于螺旋槳的范圍上的環流分布(circulation distribution)。并且，該環流自然地在葉片頭部處脫離(而不是通過殼體被引導)，產生了所謂的“邊緣”渦旋。

這種上游葉片頭部邊緣渦流在下游螺旋槳的旋轉表面上的相互作用在聲學方面構成了真正的挑戰，直到達到產生的強噪聲不會被任何殼體所封阻的程度。

目前的標準將最大噪聲閾值強加在靠近地面的區域中(即，在起飛和進場著陸期間)，這是不可能目前的幾何結構所不能實現的。

改進這些幾何結構將是所期望的，特別是改進葉片頭部處的幾何結構，以便減少產生的噪聲，而不顯著地影響發動機的效率或其燃料消耗。

針對這方面，許多對葉片和其他航空部件進行建模的計算機工具是已知的，其通過自動優化它們的一些特征而能夠對這些部件的設計進行輔助。原理是在給定的環境中通過執行大量的模擬計算來確定葉片規律的空氣動力學的幾何最優條件，換句話說，用一條或多條曲線描述物理量(如產量、壓力上升、流率容量或泵送余量)沿葉片的截面或高度的值。

然而，如今與用于設計非流線型螺旋槳的方法相同的方法被使用于設計流線型風扇，即，二維輪廓的建模，二維輪廓隨后在氣流線(current lines)上纏繞(同時觀察輪廓的角度)，并根據所選擇的以及優化的疊加法則進行疊加。

這種解決方案被證明適于非流線型螺旋槳的很多物理量，但它仍然難以得到對噪音水平的顯著改進。

替代性地，能夠使用網格變形算法。由于這種方法在表面潔凈度和設計簡化方面提供了很大的優勢，因此它們仍是所關注的。但是至今為止，它們在能夠被使用在工業設計中之前仍需要進行大量的開發工作。