[發明專利]一種葉輪機械葉型幾何參數求解方法

在審

• 申請號: 202310435932.8
• 申請日: 2023-04-22
• 公開（公告）號: CN116595629A
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 吳艷輝;張紫云;遲志東;郭正濤;晏松
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 劉濤

1.一種葉輪機械葉型幾何參數求解方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：讀入葉型數據，根據橫坐標最小值和最大值兩個點將型線劃分為葉盆和葉背兩部分；

步驟2：對葉盆和葉背進行三次樣條曲線擬合，分別求解葉盆和葉背兩條型線的曲率，根據曲率值的突變點分別在葉盆和葉背上劃分為前緣段、中間段、尾緣段；

步驟3：將葉盆和葉背的前緣段合并、葉盆和葉背的尾緣段合并，應用最小二乘法分別擬合經合并后的前緣弧段和尾緣弧段，求出前緣半徑、前緣弧段圓心、尾緣半徑和尾緣弧段圓心；

步驟4：以前緣弧段圓心為圓心、前緣半徑為半徑畫圓；對葉盆和葉背型線上的點遍歷，求出這些點到前緣弧段圓心的距離，找出臨界點Criticalpoint?1和Criticalpoint?2，沿著葉盆和葉背型線，Criticalpoint?1和Criticalpoint?2之間的點一側到前緣弧段圓心的距離均等于前緣半徑，另一側的點到前緣弧段圓心的距離均大于前緣半徑；以尾緣弧段圓心為圓心、尾緣半徑為半徑畫圓，對葉盆和葉背型線上的點遍歷，求出這些點到尾緣弧段圓心的距離，找出臨界點Criticalpoint?3和Criticalpoint?4，沿著葉盆和葉背型線，Criticalpoint?3和Criticalpoint?4之間的點一側到尾緣弧段圓心的距離均等于尾緣半徑，另一側的點到尾緣弧段圓心的距離均大于尾緣半徑；這四個交點將葉盆和葉背型線重新劃分為前緣段、中間段、尾緣段；

步驟5：將步驟4重新得到的葉盆和葉背的前緣段合并、葉盆和葉背的尾緣段合并，求出合并后的前緣弧段和尾緣弧段的中點坐標，分別定義為前緣點坐標和尾緣點坐標；

步驟6：對葉盆和葉背的中間段進行三次樣條擬合，在葉背上任意選取一點A，求葉背在點A處的法線，并利用黃金分割法求出該法線與葉盆的交點B；

步驟7：令法線AB的中點為M，在線段AM上選取一點O，求出點O到葉盆型線的距離disOP，P為葉盆型線上一點；

步驟8：求解最小值問題min?f(O)＝(|(disAO)²-(disOP)²|)，得到的結果定義為點C，并計算出A、C兩點的距離disAC；

步驟9：對葉背上中間段所有的點，按照步驟6到步驟8的方法，求出相應的點點C，所有的點C組成中弧線，葉背到中弧線之間的距離disAC構成了葉型厚度分布；

步驟10：將前緣點、前緣弧段圓心點、步驟9得到的所有中弧線上的點、尾緣弧段圓心點、尾緣點合并為一條完整中弧線；用三次樣條曲線擬合完整中弧線，檢驗每一個點的曲率，如果存在突躍點，則舍棄這些點，得到最終的中弧線；

步驟11：根據前緣、尾緣坐標求出葉型安裝角及弦長；

步驟12：根據厚度分布求出最大厚度及其相對位置；

步驟13：用三次樣條曲線擬合中弧線，求出中弧線首尾的切線角度，進而得到幾何進口角、幾何出口角、葉型前緣角、葉型后緣角和彎角。

2.根據權利要求1所述的一種葉輪機械葉型幾何參數求解方法，其特征在于，所述利用黃金分割法求出該法線與葉盆的交點B為最優化問題，即在葉盆型線中存在一點B，該點到過A點的法線的距離最小；該問題用數學表達式表述為，求解最小值問題，其中Ax+By+C＝0為過點A的法線方程，x₀和y₀為葉盆上的點的坐標。