[發明專利]一種葉輪機械葉片骨線設計方法

有效

• 申請號: 202011298796.5
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112528427B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 黃建華;周康;趙斌
• 申請（專利權）人: 江蘇徐工工程機械研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 母秋松

1.一種葉輪機械葉片骨線設計方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：設計葉輪機械的前盤、后盤，確定葉片在前盤、后盤上的位置；

步驟2：采用貝塞爾曲線構造葉片外環二維骨線,獲取葉片外環二維骨線及其貝塞爾曲線控制點矩陣；

步驟3：由葉片外環二維骨線與后盤參數計算葉片外環三維骨線；

步驟4：根據葉片外環三維骨線形狀確定投影向量與投影平面；

步驟5：將葉片外環三維骨線沿著投影向量投影至投影平面，計算外環三維骨線在投影平面上的投影點坐標，在外環骨線的投影線上確定內環骨線在投影平面上的投影首點，根據內環骨線的長度確定內環骨線在投影平面上的投影尾點，獲得在投影平面上與外環骨線投影重合的葉片內環骨線投影；

步驟6：將葉片內環骨線投影沿著投影向量逆向映射至前盤，獲得葉片內環三維骨線；

所述步驟3具體包括：

所述后盤為后盤子午線(R,Z)繞旋轉軸Z軸旋轉形成的曲面，葉片外環空間曲線位于后盤曲面上，所述葉片外環二維骨線為(L,θ)，由后盤子午線參數(R,Z)與葉片外環二維骨線L值之間的關系，采用插值法建立后盤子午線參數(R,Z)與葉片外環二維骨線θ值之間的關系，獲得柱坐標系下葉片外環三維骨線(R_h,Z_h，θ)，R_h,Z_h分別為葉片外環三維骨線位于后盤曲面上的R值、Z值，進一步轉化為笛卡爾坐標系下葉片外環三維空間曲線上點坐標(X_h，Y_h，Z_h)；所述葉片外環二維骨線L值與后盤子午線參數(R,Z)之間的關系為：

式中，s為沿著子午線的歸一化長度；

所述步驟5具體包括：

葉片外環三維骨線沿投影向量投影至投影平面，由公式(3)計算其在投影平面的投影線：

式中，P1為葉片外環三維骨線上一點，P’為P1在投影平面的投影點，O為坐標原點，為投影向量，λ為表示向量大小關系的無量綱數；

定義位于流動方向上游的投影線端點為首點，位于流動方向下游的端點為尾點；在葉片外環骨線的投影線上選取一段作為葉片內環骨線在投影平面的投影線，其方法為：在葉片外環骨線投影線上選取一點作為葉片內環三維骨線沿著投影向量投影至投影平面時的首點，由內環骨線的長度確定內環骨線沿著投影向量投影至投影平面時的尾點，外環骨線投影線上選取的內環首點與葉片內環長度確定的尾點之間的線段,即為內環骨線的投影(L′,θ′)；內環骨線長度計算方法為，根據公式(2)及葉片內環在前盤的位置，計算出葉片內環骨線首點與尾點的L值，尾點與首點L值的差值即為葉片長度；

所述步驟6具體包括：

所述前盤為前盤子午線(r,z)繞旋轉軸Z軸旋轉形成的曲面，葉片內環空間曲線位于前盤曲面上，所述葉片內環骨線投影為(L′,θ′)，由前盤子午線參數(r,z)與葉片內環骨線投影L′值之間的關系，采用插值法建立前盤子午線參數(r,z)與葉片內環骨線投影θ′值之間的關系，獲得柱坐標下葉片內環三維骨線坐標(r_q,z_q，θ′)，r_q,z_q分別為葉片內環三維骨線位于前盤曲面上的r值、z值，進一步轉化為笛卡爾坐標系下葉片內環三維空間曲線上點坐標(x_q，y_q，z_q)。

2.根據權利要求1所述的一種葉輪機械葉片骨線設計方法，其特征在于，所述步驟1具體包括：

設計葉輪機械的前盤、后盤，確定子午面內前盤子午線參數(r，z)、后盤子午線參數(R、Z),確定葉片在前盤、后盤上的位置，即給定葉片r、z、R、Z的最大值、最小值；r、R為在子午面內葉片上點至旋轉軸的距離，z、Z為在柱坐標系中旋轉軸上的坐標值。