中弧线角度分布对跨音叶栅特性影响研究

中弧线角度分布形式对压气机叶片表面等熵马赫数分布具有重要的影响。为了对比不同压气机叶型的流动特征,采用数值模拟和平面叶栅试验相结合,对两种中弧线角度分布形式的跨音叶型在不同来流工况下的气动特性展开了详细研究。结果表明:在设计点,前加载配合均匀加载的中弧线角度分布叶型能够消除叶片吸力面的局部超音区,与前加载的中弧线角度分布叶型相比,叶片表面等熵马赫数分布更加饱满。其次,前加载配合均匀加载叶型能够推迟叶片吸力面的涡层失稳,减弱了吸力面分离涡与端壁分离涡的耦合作用,进而改善了端区的流动状况,截面平均总压损失系数降低了8.2%。最后,对非设计工况下两种中弧线角度分布的气动特性进行了分析,随着来流马赫数的降低,两种中弧线角度分布叶型的损失差异逐渐减小,均具有较优的气动性能。来流速度对叶片表面等熵马赫数、损失分布和分离面形状特征影响较小,仅影响叶片表面等熵马赫数和损失数值大小。

基于中弧线的空心涡轮叶片壁厚计算方法研究

针对高精度复杂空心涡轮叶片壁厚测量问题,提出了一种基于中弧线的壁厚计算方法。通过对空心叶片CT切片数据的处理,建立了相应的点云数据测量模型,并与叶片CAD模型进行配准,实现了各截面数据点的提取与拟合,从而计算出了中弧线;在此基础上,运用UG二次开发平台求出了叶片各点的壁厚。实测结果表明:通过该方法能够精确计算复杂空心涡轮叶片的壁厚,提高空心叶片壁厚精度及其可靠性。

基于等距线的叶片截面中弧线计算方法

提出一种基于等距线的叶片截面中弧线提取方法。区别于以往的离散搜索方法,该方法将中弧线提取问题转化为求等距线自交点问题,并提出了相应的逐层细分求交算法和确定其它重要几何参数的方法。与离散搜索的方法相比,这种基于连续模型的方法可以较高的精度提取出中弧线,降低了算法复杂度。

基于z-θ流面的径流式叶片中弧线造型设计方法

提出一种基于z流面的径流式叶片中弧线造型设计方法。在子午流面中,定义径流式叶型中弧线径向半径沿轴向的变化规律;在z流面中,结合进出口的气流参数,定义叶型中弧线周向角沿轴向的变化规律;组合生成叶型的中弧线。利用Bézier曲线描述中弧线的子午型线和z流面型线,在升级算法和曲率优化的基础上保证了连接处的曲率连续。沿中弧线法线方向依据一定的厚度分布规律生成径流式叶型,并实现了含大小叶片离心式压气机的参数化造型设计。在设计空间中,以超拉丁方试验设计方法采样原始数据,在此基础上生成具有最小无偏估计的Kriging近似模型,基于此近似模型实现了气动优化设计,提高了离心式压气机的气动性能。

基于中弧线曲率控制的压气机叶型优化

为提高压气机叶型优化设计水平,基于中弧线曲率控制方法编写了压气机叶片造型程序,将中弧线曲率控制参数作为优化变量,结合粒子群寻优算法对传统可控扩散叶型(CDA)进行了优化研究。结果表明:基于中弧线曲率控制的叶片造型程序能够对CDA叶型进行较好的拟合,拟合叶型的气动性能与设计要求较符。优化叶型在设计点的总压损失降低了约6.34%,优化叶型总压损失随攻角变化较为平缓。在一定攻角范围内,叶型中弧线曲率峰值的前移能够将吸力面马赫数峰值前移,提高叶型吸力面的扩压能力,降低总压损失。在大攻角工况下,改进的中弧线曲率分布能够显著降低叶型总压损失。将中弧线曲率控制参数作为优化变量进行CDA叶型的优化是可行的。

基于中弧线-厚度函数的翼型形状解析构造法

复杂翼型几何形状的解析表达对叶片的优化设计有重要的意义,文章研究了用解析函数构造复杂翼型形状的方法。通过对儒科夫斯基翼型函数的简化,得到用中弧线-厚度函数表示翼型型线的解析表达式,对式中的相关系数和指数进行重新定义和变换,构造出包括儒科夫斯基翼型的一般翼型型线的解析表达式;通过进一步分离上、下型线并进行重新组合的方法可构造出更复杂翼型的形状;再通过增加一个独立的厚度函数项的方法,可构造出具有光滑尾缘形状的翼型。研究表明,复杂翼型的几何形状可通过有限个参数的解析函数表达,这些参数不仅具有明确的几何意义,而且使用方便,便于调整翼型的局部形状。文中给出了用翼型、弦长和扭角函数构造风力机叶片解析函数的应用示例。

叶型中弧线的最大弯度位置对跨音速压气机叶片性能影响的研究

本文研究与分析了叶型中弧线的最大弯度位置对跨音速压气机叶片气动性能的影响。采取了注重流动机理的优化方法,对本文算例的风扇叶片进行了优化,改进后所得的叶片的效率比原设计有了较大的提高。

基于中弧线的叶片蜡模模具型面优化方法

针对高精度复杂涡轮叶片成形精度难控制的问题,提出了基于叶型中弧线的蜡模模具型腔优化设计方法。对反映中弧线几何特征的参数进行提取与偏差分析后进行逆向迭代,经过对叶型的复原和对叶身的重构,建立优化的蜡模模具型腔,实现了对叶片凝固和冷却过程中非线性变形的补偿。与有限元法模具型腔逆向设计方法相比,无需后续复杂的曲面拼接和光顺技术。采用该方法对某型涡轮叶片蜡模模具型面进行优化,使铸件的尺寸误差得到了大幅度降低。数值模拟与实验结果吻合情况良好,经过4次迭代优化,得到的仿真铸件模型与设计模型的二维偏差平均值由优化前的0.350 94 mm降低至0.111 51 mm。

基于双椭圆弧型中弧线的系列翼型设计方法

为了能够方便快捷的设计和修改翼型,采用两段椭圆弧来构造翼型的中弧线,并推导了描述中弧线的方程式。用该方法构造的中弧线光滑连续,且不存在拐点。选用现有翼型的厚度分布,与中弧线分布函数进行叠加,并引入厚度比例因子来实现对厚度的调整,最终得到了一种基于双椭圆弧型中弧线的翼型设计方法,称之为DEA(double ellipse arcs)翼型。选用Clark-Y翼型作为基础翼型,设计了多款DEA翼型,并利用X-foil软件对翼型气动性能进行求解,分别研究了最大相对弯度、最大弯度相对位置、最大相对厚度以及翼型中弧线的形状因子对翼型气动性能的影响。研究表明:增加最大相对弯度,可以提高翼型的升力系数,同时使翼型的升阻特性得到一定的改善;最大弯度位置前移,可以提高翼型在小攻角下的升力系数,同时增加翼型高效升阻比的攻角范围;增加最大相对厚度可以提高翼型的最大升力系数,以及增大失速攻角,同时,高效升阻比的攻角范围也随着翼型最大相对厚度的增大而增加;中弧线前、后缘形状因子对翼型气动性能的影响相对较小。

下颌骨外侧中弧线的研究

本文对95例中国成年男女下颌骨的“下颌骨外侧中弧线”若干点进行测量、描记和曲线直线化处理。结果表明:该线大致为一条抛物线。线性回归法得相关系数r≥0.95,计算曲线经验公式Y=KX^2的系数,男性0.0286±0.0007、女性0.03055±0.0005。此线与“下颌骨外侧下弧线”和“下颌骨外侧上弧线”的K值比较有显著差异(P<0.05)。

轴流压气机串列静子叶片中弧线优化研究

叶片的中弧线分配对叶片整体的气动性能有很大影响,有利于降低总压损失,提高扩压能力。利用数值模拟仿真的技术手段,对串列静子叶片在0.8马赫数条件下的叶型中弧线进行研究。仿真结果表明改变中弧线分配后,前排叶片吸力面上的马赫数峰值的位置大小发生变化,改变了串列叶片正体的气动性能;负攻角加载提高或增强叶片流通能力,负攻角特性提升,正攻角特性下降;应将最终串列静子叶片的中弧线分配区间调整为前排叶片的弯角均匀变化,有利于改善串列叶片整体性能。

基于中弧线加厚的涡轮钻具叶型设计

在常采用的由特定控制点直接求解涡轮钻具叶型型线的设计方法中,若控制点选取不佳,则较难设计出性能优良的叶型。通过控制点先设计叶型的中弧线,再由中弧线进行叶型加厚,易设计出满足要求的叶型。首先在涡轮钻具叶型进出口建立了4个已知条件,根据这4个已知条件选择了三次曲线进行中弧线设计,并求解出三次曲线中弧线的具体表达式。其次,研究了已有翼型数据沿该中弧线进行加厚的方法,求解叶型吸力面和压力面曲线包络点的坐标得到了叶型数据。最后,结合工程实际,选择设计参数,采用该方法设计了某型涡轮钻具叶型,并采用FLUENT软件对设计的叶型进行流场仿真。结果表明,所设计的叶型具有良好的特性,证明了该方法的可行性。

基于MLS的航空叶片中弧线提取方法

航空发动机叶片是高性能航空发动机的核心部件,其几何形状和加工精度对航空发动机的使用性能有很大影响。因其特殊的工作环境和功能要求,一般将其设计加工为变截面、强扭曲、薄壁曲面,其中弧线是表征其几何形状的重要参数之一,如何快速高效地提取叶片截面中弧线参数已成为航空叶片检测中亟待解决的关键问题。为此结合移动最小二乘法(MLS)提取中弧线,该方法首先将叶片二维截面点云进行分段处理,并通过带影响域的移动最小二乘对叶盆、叶背稀疏点进行加密,进而利用等距曲线原理提取航空叶片中弧线参数。同时就中弧线提取算法精度评价和噪声影响进行分析。

叶片中弧线的一种混合算法研究

针对求解透平叶片二维截面型线中弧线时,很难得到叶片前缘及尾缘的内切圆问题,研究了采用不同算法求解二维型线内切圆的过程。提出了采取一种混合方法求解二维型线内切圆的方法:在进气边和出气边采取标准的最优化方法拟合出内切圆,在中部采取传统方法求内切圆;将该混合方法编成程序,对某NACA65系列叶型及某型燃气轮机叶片进行了试算验证。研究结果表明:采用该算法计算所得之NACA65叶型中弧线及厚度分布规律与原始数据差别甚微;采用该方法计算实际产品叶型时在叶片前缘及尾缘收敛性良好,很容易得到前缘和尾缘的内切圆,在叶片中部与传统方法无异。

中弧线参数化曲线形式对压气机叶栅性能的影响

不同形式的参数化曲线由于曲率特征不同,使得构造的压气机二维叶型几何存在差异,进而影响压气机叶片气动性能。针对二维叶型MAN GHH 1-S1,分别采用贝塞尔曲线、多项式曲线、曲率积分曲线构造叶型中弧线,并通过数值模拟,讨论中弧线参数化曲线形式对叶栅性能的影响规律。研究结果表明:曲率积分方案的改型叶栅能有效降低各攻角工况的叶型损失,并且拓宽攻角适应性范围。

轴流式转轮叶片中弧线形状对空化性能的影响

在轴流式水轮机的运行和维修中,空蚀问题尤其突出,情冴严重的会导致经常停机、维修周期延长,影响了电站的正常运行,造成经济损失。因此,提高轴流式转轮的空化性能是水力优化设计的重点工作。本文将叶片中弧线形状作为研究对象,采用CFD计算模拟和模型试验的方法,展示了两种具有不同中弧线形状叶片的转轮的空化性能。研究表明,具有双向挠曲中弧线的叶片的空化性能优于单向挠曲中弧线的叶片,中弧线形状与转轮空化性能关系紧密,可以作为一个单独的几何参数来优化轴流式转轮叶片翼型。

叶片中弧线的数值计算方法

给出了一种直接根据上、下形线上的离散点组,求出叶片机械的中弧线上的离散点的计算方法,在工程上有实际意义。

斜流扩压器任意中弧线造型3维弯扭叶片设计

为了改善扩压器与叶轮之间的气动匹配,针对斜流/离心叶轮出口复杂的3维流动,以及扩压器叶片不同展向位置气动负荷分布特征,提出基于任意中弧线造型的扩压器3维弯扭叶片设计方法。该方法在根据叶轮出口流场优化扩压器叶片攻角的同时,通过对造型截面中弧线任意调整实现扩压器叶片载荷分布和局部流场细节的优化。以某高压比斜流压气机为平台,采用上述方法完成了对其斜流扩压器的改进设计。3维数值模拟结果表明:与原方案相比,扩压器改进后斜流压气机设计点至近喘点范围内效率提升约0.3个百分点,设计点流量基本不变,设计转速喘振裕度增大1.0个百分点,在设计点及近喘点状态下扩压器通道流场均得到了改善,同时改进后扩压器的叶片数由21片减少至19片。

基于超声速进气道原理的Ram-Rotor隔板中弧线造型数值研究

为了进一步提高旋转冲压压缩转子增压比,对不同S1流面造型进行数值研究,通过调整隔板型面中弧线分别形成了4种扩张型的流道造型。结果表明,4种造型方案流道内部激波系强度增大,均能有效提升转子增压比,但转子绝热效率有所降低。其中,中弧线为直线和二次曲线的组合造型方案在绝热效率降低不多的同时拥有最大的增压比。改型方案通过改变激波串位置和子串数目来提升转子增压能力,然而增强的激波串一定程度上恶化了隔板顶部间隙流场,并增大了泄漏流和激波系相互作用引起的流动损失,近隔板压力面附近的低能流体聚集,造成转子流道内部较高的流动损失。

叶型中弧线的简便计算方法

文章采用初等数学方法，推导出计算叶型中弧线的简便计算公式。