一种轴流式涡轮大小叶片组合叶栅的叶型设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109356666A(43)申请公布日2019.02.19(21)申请号201811534876.9(22)申请日2018.12.14(71)申请人中国航发沈阳发动机研究所地址110015辽宁省沈阳市沈河区万莲路1号(72)发明人马广健陈云王刚王雷李鑫张兵兵(74)专利代理机构北京航信高科知识产权代理事务所(普通合伙)11526代理人高原(51)Int.Cl.F01D5/14(2006.01)F01D9/04(2006.01)F01D25/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种轴流式涡轮大小叶片组合叶栅的叶型设计方法(57)摘要本申请公开了一种轴流式涡轮大小叶片组合叶栅的叶型设计方法，其包括：步骤一、确定大叶片数目以及每两个大叶片之间均匀放置相同的小叶片数目，并确定总叶片数目；步骤二、假设步骤一所确定的总叶片数目全部为大叶片，利用参数法完成大叶片叶型的参数化设计；步骤三、在步骤二设计完成的全部大叶片叶栅中，确定大叶片数目在圆周方向上的分布；步骤四、建立大叶片与小叶片关键叶型参数的关联关系式，并确定小叶片的参数，最后利用参数法，即可完成大小叶片参数化设计。本申请相比现有技术来说，参数化程度高，叶型参数关联性强，大、小叶片叶型均为参数化设计，设计过程对设计人员的个人经验依赖性低，方案气动性能稳定性好。CN109356666ACN109356666A权利要求书1/2页1.一种轴流式涡轮大小叶片组合叶栅的叶型设计方法，其特征在于，包括：步骤一、确定总叶片数目确定沿周向均匀分布的大叶片数目N以及每两个大叶片之间均匀放置相同的小叶片数目m，以此确定总叶片数目为m·N+N；步骤二、完成大叶片叶型参数化设计假设步骤一所确定的总叶片数目m·N+N全部为大叶片，利用参数法完成大叶片叶型的参数化设计，获得大叶片在任意径向位置R的叶型截面的进口构造角α1、出口构造角α2、安装角θ、尾缘弯折角δ、前缘楔角W1、尾缘楔角W2、弦长L、喉部宽度t及栅距P；步骤三、确定叶片分布规律在步骤二设计完成的全部大叶片叶栅中，确定大叶片数目N在圆周方向上的分布，其中，大叶片在圆周方向上等角度分布；步骤四、建立大叶片与小叶片关键叶型参数的关联关系式(1)小叶片与大叶片具有相同的出口构造角α2、尾缘弯折角δ、尾缘楔角W2与喉部宽度t；(2)初步给定表示小叶片轴向宽度Lax-splitter与大叶片的轴向宽度Lax之比的比例因子k，k＝Lax-splitter/Lax；(3)根据上述参数，通过如下公式获得小叶片参数：进口构造角安装角弦长确定小叶片的参数后，给定小叶片前缘进口缘楔角W2；最后利用参数法，即可完成大小叶片参数化设计。2.如权利要求1所述的轴流式涡轮大小叶片组合叶栅的叶型设计方法，其特征在于，还包括步骤五：校验小叶片数量根据步骤一至步骤四获得的叶型参数确定小叶片校验数mc，若所述小叶片校验数mc不等于步骤一中选定的小叶片数m，则重新选取步骤一中的小叶片数m，并重复步骤1至步骤四获得大小叶片的叶型参数，直至所述小叶片校验数mc与小叶片数m相等。3.如权利要求2所述的轴流式涡轮大小叶片组合叶栅的叶型设计方法，其特征在于，所述小叶片校验数mc遵从如下关系式中，ssplitter为小叶片稠度，cosθsplitter为小叶片安装角。4.如权利要求3所述的轴流式涡轮大小叶片组合叶栅的叶型设计方法，其特征在于，计算所述小叶片校验数mc中，小叶片稠度取值范围为1.1≤ssplitter≤1.2，以及大小叶片各自相对最大厚度Cmax/L与Cmax-splitter/Lsplitter遵循如下关系：Cmax/L≯30％，Cmax-splitter/Lsplitter2CN109356666A权利要求书2/2页≯15％。5.如权利要求1至4任一所述的轴流式涡轮大小叶片组合叶栅的叶型设计方法，其特征在于，以相邻两叶片的前缘公切线直线为起始位置，顺时针旋转至表征气流流向的直线所经过的角度为进口构造角；以相邻两叶片尾缘公切线直线为起始位置，逆时针旋转至表征气流流向的直线所经过的角度为出口构造角。6.如权利要求5所述的轴流式涡轮大小叶片组合叶栅的叶型设计方法，其特征在于，所述进口构造角和所述出口构造角均小于180°。3CN109356666A说明书1/6页一种轴流式涡轮大小叶片组合叶栅的叶型设计方法技术领域[0001]本发明涉及航空发动机叶型设计，特别涉及一种轴流式涡轮大小叶片组合叶栅的叶型设计方法。背景技术[0002]为同时满足飞机结构设计和气动性能要求，实现结构紧凑性要求，航空发动机轴流式涡轮的低压涡轮和流道支板会采用大小叶片组合叶栅形式的叶型设计，如图1所示，大叶片2和小叶