[發明專利]一種葉片葉型外形幾何的計算方法、裝置及設備

有效

• 申請號: 202110384286.8
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113051688B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 段焰輝;王本斐;周鑫;王光學;林錦星;廖逸梟
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 黃忠

本發明涉及一種葉片葉型外形幾何的計算方法、裝置及設備通過先得到上、下弧線的連接的吸力面點和壓力面點，對前緣弧線和后緣弧線基于第1個離散點和第n個離散點逐一計算得到m₁個前緣離散點和m₂個后緣離散點的坐標位置，將m₁個前緣離散點坐標的點繪制成前緣弧線以及m₂個后緣離散點坐標的點繪制成后緣弧線，之后將得到的前緣弧線、上弧線、下弧線和后緣弧線連接成封閉的圖形，得到葉片葉型的幾何外形形狀，該葉片葉型外形幾何的計算方法得到的前緣弧線和后緣弧線精度高，解決了現有葉型幾何外形是以該離散點處中弧線法線與圓的交點作為葉型上的一點，采用此方法設計的葉片葉型在前后緣位置處的精度較低的技術問題。

技術領域

本發明涉及葉輪機葉片設計技術領域，尤其涉及一種葉片葉型外形幾何的計算方法、裝置及設備。

背景技術

葉輪機是以連續流動的流體為工質、以葉片為主要工作元件，實現工作元件與工質之間能量轉換的一類機械。葉輪機是諸多工業領域設備的核心部件，比如能源領域的核電站、水電站、火力發電廠的燃氣輪機，風力機的葉片，航空航天領域中航空發動機的壓氣機、渦輪，航海領域的螺旋槳推進器等等。由此可見，葉輪機在工業領域中具有非常重要的作用。

葉片是葉輪機的核心部件，對葉輪機的性能影響至關重要。葉型是沿著軸向流面，對葉片截取的剖面，是葉片設計的基礎，通過設計中弧線和厚度分布來獲取性能優良的葉型，是葉型設計中最常用的方法。其中，中弧線定義為葉型內切圓圓心的連線，厚度分布定義為葉型各個內切圓的直徑，根據已知中弧線和厚度分布可以根據定義獲取葉型的幾何外形，不同的中弧線和厚度分布對應不同的幾何外形。

由中弧線和厚度分布計算葉型幾何外形是現有常用方法，該方法是以中弧線上的離散點為圓心，該離散點處厚度的一半為半徑畫圓，以該離散點處中弧線法線與圓的交點作為葉型上的一點，采用現有這種方法設計的葉片葉型在前后緣位置處的精度較低。

針對這個問題，需要提供一種如何提高葉型在前后緣位置處精度的計算葉型外形的方法。

發明內容

本發明實施例提供了一種葉片葉型外形幾何的計算方法、裝置及設備，用于解決現有葉型幾何外形是以中弧線上的離散點為圓心，該離散點處厚度的一半為半徑畫圓，以該離散點處中弧線法線與圓的交點作為葉型上的一點，采用此方法設計的葉片葉型在前后緣位置處的精度較低的技術問題。

為了實現上述目的，本發明實施例提供如下技術方案：

一種葉片葉型外形幾何的計算方法，基于葉片葉型的中弧線建立xy軸的二維坐標系，包括以下步驟：

S1.在葉片葉型的中弧線上設置n個離散點且在葉片葉型的前緣弧形上設置m₁個前緣離散點和后緣弧形上設置m₂個后緣離散點，設定葉型的最大圓心距離以及與每個所述離散點對應的厚度，并以所述離散點為圓心、對應離散點的厚度為直徑作圓；

S2.基于相鄰兩個離散點i和離散點i+1之間的距離小于所述最大圓心距離，得到兩圓相交的離散點i和離散點i+1；

S3.根據所述離散點i和所述離散點i+1計算交點坐標，得到與所述離散點i對應的吸力面點和壓力面點，同理，根據步驟S2和步驟S3得到與n個離散點對應的吸力面點和壓力面點，對n個吸力面點和n個壓力面點分別繪制成上弧線和下弧線；

S4.基于所述中弧線的第1個離散點O₁、第1個吸力面點R₁、第1個壓力面點D₁和所述中弧線的第n個離散點O_n、第n個吸力面點R_n、第n個壓力面點D_n，計算得到前緣吸力夾角、前緣夾角、后緣吸力夾角和后緣夾角；