[發(fā)明專利]一種仿生橢圓型波浪前緣葉片及設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111362884.1
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN114139306B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳偉杰;向康深;張良吉;同航;連健欣;喬渭陽
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F111/10
• 代理公司: 西安匠星互智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 61291
• 代理人: 陳星

本發(fā)明一種仿生橢圓型波浪前緣葉片及設(shè)計(jì)方法，屬于葉輪機(jī)械噪聲控制技術(shù)領(lǐng)域；所述葉片由具有不同弦長的葉片型線沿展向堆疊形成，構(gòu)成的葉片前緣結(jié)構(gòu)為凸橢圓型波浪或凹橢圓型波浪，且橢圓型波浪前緣葉片的平均前緣線與基準(zhǔn)葉片的前緣線一致。仿生橢圓型波浪前緣葉片的設(shè)計(jì)是以基準(zhǔn)翼型為對象，提出橢圓型波浪前緣結(jié)構(gòu)是基于橢圓基本方程中的a確定幅值的，而周期由展向高度和橢圓基本方程中的b確定。a和b的大小可根據(jù)設(shè)計(jì)需求選擇。在橢圓結(jié)構(gòu)生成過程中，該方法保證葉型弦長以一定規(guī)律沿展向變化，以保證橢圓型波浪前緣葉片的平均弦長和基準(zhǔn)葉片弦長保持一致。本發(fā)明有效的控制了葉片弦長等其它參數(shù)不發(fā)生變化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于葉輪機(jī)械噪聲控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種仿生橢圓型波浪前緣葉片及設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

近年來，仿生學(xué)波浪前緣結(jié)構(gòu)一直是氣動噪聲控制方法研究的熱點(diǎn)。盡管仿生學(xué)波浪前緣降噪研究工作取得了很大進(jìn)展，但人們對仿生學(xué)結(jié)構(gòu)的降噪規(guī)律及其背后的降噪物理機(jī)制還認(rèn)識不足，并沒有掌握波浪前緣結(jié)構(gòu)的降噪設(shè)計(jì)規(guī)律。此外，目前大多數(shù)研究工作均是針對周期和波長不同組合形式的正弦型波浪前緣結(jié)構(gòu)展開的，其型線結(jié)構(gòu)單一。因此，為了進(jìn)一步擴(kuò)展仿生波浪前緣結(jié)構(gòu)的降噪研究，本發(fā)明采用了橢圓型波浪前緣葉片設(shè)計(jì)方法。

在已申請專利中，涉及葉片波浪前緣的專利有《一種低壓渦輪靜子葉片波浪前緣的構(gòu)造方法》(申請?zhí)枺篊N202110064795.2)、《一種具有波浪前緣和鋸齒尾緣的葉片設(shè)計(jì)方法》(申請?zhí)枺篊N201911068586.4)。上述兩個專利均采用正弦型波浪前緣結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的正弦型波浪前緣在波谷處壓力脈動較大，限制了波浪前緣的降噪效果，本發(fā)明采用的橢圓型波浪前緣構(gòu)型能夠進(jìn)一步提升仿生學(xué)波浪前緣的降噪性能。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題：

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種仿生橢圓型波浪前緣葉片及設(shè)計(jì)方法，該葉片由具有不同弦長的葉片型線沿展向堆疊而成，構(gòu)成凸橢圓型波浪前緣或凹橢圓型波浪前緣的葉片，能夠有效提升降噪效果。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種仿生橢圓型波浪前緣葉片，其特征在于：所述葉片由具有不同弦長的葉片型線沿展向堆疊形成，構(gòu)成的葉片前緣結(jié)構(gòu)為凸橢圓型波浪或凹橢圓型波浪，且橢圓型波浪前緣葉片的平均前緣線與基準(zhǔn)葉片的前緣線一致。

一種仿生橢圓型波浪前緣葉片的設(shè)計(jì)方法，其特征在于具體步驟如下：

步驟一：確定基準(zhǔn)葉片的基準(zhǔn)點(diǎn)O、基準(zhǔn)葉型弦長c，最大厚度d及對應(yīng)的坐標(biāo)位置P；所述基準(zhǔn)點(diǎn)為二維基準(zhǔn)葉型的前緣點(diǎn)；

步驟二：依據(jù)標(biāo)注橢圓方程確定a和b值，a和b為橢圓的1/2長軸和1/2短軸；

步驟三：確定凸橢圓型波浪前緣結(jié)構(gòu)或凹橢圓型波浪前緣結(jié)構(gòu)：

(1)凸橢圓型波浪前緣結(jié)構(gòu)：

1)取步驟二x軸上方的橢圓部分作為波浪前緣部分，y0；在一個波浪周期內(nèi)，弦長沿展向的變化規(guī)律為：

其中：θ為橢圓上半部分某點(diǎn)與x軸正方向之間的夾角；一個周期內(nèi)不同弦長的葉型數(shù)量m由所取θ的數(shù)量決定；

2)當(dāng)c(z)c時，將基準(zhǔn)點(diǎn)O到最大厚度位置P之間的葉型坐標(biāo)成比例擴(kuò)大；當(dāng)c(z)c時，將基準(zhǔn)點(diǎn)O到最大厚度位置P之間的葉型坐標(biāo)成比例縮小；P到尾緣點(diǎn)之間的坐標(biāo)不進(jìn)行變換；葉型坐標(biāo)變換公式如下：

其中，x_max：最大厚度位置P點(diǎn)的x坐標(biāo)；

x_old：基準(zhǔn)葉型的x坐標(biāo)；

x_new：波浪前緣葉型的x坐標(biāo)；

y_old：基準(zhǔn)葉型的y坐標(biāo)；