[發(fā)明專利]一種波瓣混合器的參數(shù)化設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710675738.1
• 申請日: 2017-08-09
• 公開（公告）號: CN107491601B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柴猛;雷志軍;張燕峰;盧新根;朱俊強;徐綱
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院工程熱物理研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種波瓣混合器的參數(shù)化設(shè)計方法，所述波瓣混合器設(shè)置在航空燃?xì)鉁u輪風(fēng)扇發(fā)動機排氣系統(tǒng)內(nèi)外涵流體開始接觸混合的位置，包括沿周向均勻分布的多個波瓣，各所述波瓣由若干個二維異形葉型在徑向高度上三維積疊而成，其特征在于，所述設(shè)計方法至少包括以下步驟：

SS1.基礎(chǔ)波瓣混合器的參數(shù)化表示：

首先，選取若干可對波瓣混合器的內(nèi)涵曲面或外涵曲面的造型進行參數(shù)化表示的幾何造型參數(shù)，所述幾何造型參數(shù)包括波瓣混合器造型過程中使用的輔助幾何參數(shù)以及造型完成后所生成的波瓣混合器幾何參數(shù)；

其次，計算已有基礎(chǔ)波瓣混合器的各所述幾何造型參數(shù)，基于基礎(chǔ)波瓣混合器的各所述幾何造型參數(shù)，構(gòu)建基礎(chǔ)波瓣混合器的三維模型，對基礎(chǔ)波瓣混合器進行參數(shù)化表示；

SS2.目標(biāo)波瓣混合器的二維異形葉型設(shè)計：

首先，基于步驟SS1中構(gòu)建的基礎(chǔ)波瓣混合器三維模型，沿基礎(chǔ)波瓣混合器的波瓣高度方向，獲得各沿切截面的帶有幾何進出口角度的基準(zhǔn)二維異形葉型；

其次，基于所獲取的基準(zhǔn)二維異形葉型數(shù)據(jù)，計算基準(zhǔn)二維異形葉型的弦長、中弧線、厚度分布參數(shù)；

再次，基于基準(zhǔn)二維異形葉型的幾何參數(shù)，在保持弦長及厚度分布參數(shù)不變的前提下，根據(jù)目標(biāo)二維異形葉型的幾何進出口角度，對基準(zhǔn)二維異形葉型的中弧線前緣點、尾緣點處的曲線切線方向進行調(diào)整，以調(diào)整二維異形葉型的幾何進出口角度，從而得到目標(biāo)波瓣混合器的二維異形葉型的中弧線，繼而得到目標(biāo)波瓣混合器的二維異形葉型；

SS3.目標(biāo)波瓣混合器的三維波瓣葉型設(shè)計：

基于目標(biāo)波瓣混合器的出口截面形式及整體形狀布局，將步驟SS2得到的若干二維異形葉型基于積疊點沿徑向積疊曲線進行三維積疊，積疊形成目標(biāo)波瓣混合器的三維波瓣葉型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波瓣混合器的參數(shù)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟SS1中，所述幾何造型參數(shù)包括波瓣長度L、波瓣高度H、上擴張角α、下擴張角β、連接圓弧半徑CR₁、連接圓弧半徑CR₂、連接圓弧半徑CR₃、波瓣周期數(shù)N、波瓣入口段半徑R₀、波瓣尾緣波谷處半徑R₁、波瓣尾緣波峰處半徑R₂、波瓣尾緣出口截面波峰處半徑r₁、波瓣尾緣出口截面波谷處半徑r₂、連接波峰與波谷的側(cè)壁曲線長度L₁、兩側(cè)壁之間的距離L₂。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波瓣混合器的參數(shù)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟SS1中，所述幾何造型參數(shù)具有可供選擇的多套備參數(shù)組，以滿足不同的造型方案，所述的造型方案包括但不完全包括固定某幾何參數(shù)的造型方案、若干參數(shù)滿足函數(shù)關(guān)系的造型方案。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波瓣混合器的參數(shù)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟SS2中，所述基準(zhǔn)二維異形葉型的獲取，基于所述基礎(chǔ)波瓣混合器的三維模型獲取得到，或基于已有的波瓣混合器模型獲取。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波瓣混合器的參數(shù)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟SS2中，所述二維異形葉型由中弧線加厚度分布形式設(shè)計，或通過數(shù)據(jù)控制曲線從而直接構(gòu)造異形葉型型面；所述中弧線使用拋物線、多項式曲線、Bezier曲線、樣條曲線或Nurbs曲線構(gòu)造，厚度分布的獲取包括使用基礎(chǔ)波瓣混合器或根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗給出的厚度分布；直接構(gòu)造異形葉型型面使用的曲線使用多項式曲線、Bezier曲線、樣條曲線或Nurbs曲線。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波瓣混合器的參數(shù)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟SS2中，所述目標(biāo)二維異形葉型的幾何進口角為0°～45°，出口幾何角為-10°～10°，所述進出口幾何角的參考線為排氣系統(tǒng)軸線。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波瓣混合器的參數(shù)化設(shè)計方法，其特征在于，步驟SS3中，使用重心積疊、前緣積疊、尾緣積疊或中心積疊方式進行積疊；積疊曲線使用直線、拋物線、多項式曲線、Bezier曲線、樣條曲線或Nurbs曲線。