【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种发动机制造领域的技术，具体是一种用于角区流动控制的压气机叶根轴向非均匀倒圆优化方法。
技术介绍
1、现代压气机核心机的尺寸不断缩小，在单级增压比和气动载荷不断提高的同时，随着负载的增加，角区分离问题变得更加严重，从而导致压气机的工作性能下降。叶根倒圆最初被视为叶片加工的必要结构。然而，研究表明在一些情况下它可以抑制角区分离，但目前尚未有较为普适的参数化方法及设计准则。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有叶片根部均匀倒圆技术难以在不同来流工况下改善压气机性能的不足，现有设计方法无法实现通过进行被动流动控制改善角区分离，无法实现叶根结构强度优化的不足，提出一种用于角区流动控制的压气机叶根轴向非均匀倒圆优化方法，构造倒圆尺寸沿轴向先增后减的叶片几何构型。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术涉及一种用于角区流动控制的压气机叶根轴向非均匀倒圆优化方法，在待优化方案叶根压力面及吸力面选取若干控制点，确定各控制点处倒圆设计参数并应用b样条插值方法得到叶片各个轮廓散点的对应倒圆设计参数；对于所有轮廓散点分别建立垂直于端壁和局部叶型型线切线方向的平面直角坐标系，在此坐标系下基于所有轮廓散点的反比例函数确定带非均匀倒圆根部叶型轮廓。
4、所述的待优化方案包括：不同叶高处的若干套叶型轮廓散点的坐标集。
5、所述的若干控制点，包括：前缘le、尾缘te、吸力面10％弦长ss1、吸力面50％弦长ss5、吸力面90％弦
6、所述的平面直角坐标系，以垂直于局部叶型型线切线方向并垂直于叶高方向为x轴正方向，叶高方向为y轴正方向。
7、所述的确定各控制点处的倒圆设计参数，具体包括：
8、i)确定倒圆在控制截面上沿y轴方向的截距，即倒圆高度h，h∈[0,20％h]，其中h为叶片叶高。
9、ii)确定倒圆在控制截面上沿x轴方向的截距，即倒圆宽度w，w∈[0,10％c]，其中c为叶片弦长。
10、iii)确定倒圆坡度s，即倒圆轮廓控制方程在x＝w处的斜率，s的取值等于倒圆轮廓曲线和x坐标轴负方向的夹角正切值，为保证倒圆结构与叶型的平滑过渡，s∈[0.4,3.0]。
11、所述的各控制点处倒圆设计参数中：从前缘le位置到吸力面50％弦长ss5位置，倒圆高度h和倒圆宽度w逐渐增大；从吸力面50％弦长ss5位置到尾缘te位置，倒圆高度h和倒圆宽度w逐渐减小；且应保证ss9与te处的h和w分别大于等于ss1与le处的h和w。
12、所述的叶片各个轮廓散点的对应倒圆设计参数，包括倒圆高度h、倒圆坡度s和倒圆宽度w，通过以下方式得到：将控制点和所有轮廓散点按压力面侧和吸力面侧两条型线分组，由轮廓散点的横坐标t唯一确定吸力面或压力面型线所有轮廓散点上的倒圆控制参数，具体为：吸力面上横坐标为t位置处的倒圆设计参数其中：hi为吸力面第1到5个控制点处的对应倒圆设计参数h，压力面上横坐标为t位置处的倒圆设计参数其中：hi为压力面第1到3个控制点处的对应倒圆设计参数h；w和s的插值方法与h相同；k次b样条基函数
13、所述的反比例函数是指：当前轮廓散点处的反比例函数，即倒圆控制方程其中：
14、所述的带非均匀倒圆根部叶型轮廓，通过将所有轮廓散点处的倒圆设计参数，根据倒圆控制方程得到对应的倒圆轮廓曲线，再将对应高度yi处各轮廓散点沿前述与型线垂直平面直角坐标系的x方向向外侧延伸xi长度，长度xi为所在轮廓散点倒圆控制方程反求的x坐标，得到对应叶高位置包含倒圆的更新叶型轮廓，将更新叶型轮廓替换原有根部叶型轮廓，得到带非均匀倒圆根部叶型轮廓。
15、技术效果
16、本专利技术采用反比例函数形式的倒圆轮廓控制方程，仅需采用三个参数即能够对非均匀倒圆轮廓进行有效控制；基于关键的轴向控制点位置，采用反比例函数形式的倒圆轮廓以及倒圆尺寸先增后减的控制规律，对整个轴向范围内的倒圆进行协同控制。与现有技术相比，本专利技术显著减少非均匀倒圆设计所需的控制参数，以便于采用较少的样本数量进行后续的优化设计；能够有效抑制压气机叶根的角区分离，并降低额外的尾缘脱落涡带来的分离损失，从而在整个攻角范围内提高叶片性能，相比于均匀叶根倒圆，具有更大的性能优化潜力。
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1.一种用于角区流动控制的压气机叶根轴向非均匀倒圆优化方法，其特征在于，在待优化方案叶根压力面及吸力面选取若干控制点，确定各控制点处倒圆设计参数并应用B样条插值方法得到叶片各个轮廓散点的对应倒圆设计参数；对于所有轮廓散点分别建立垂直于端壁和局部叶型型线切线方向的平面直角坐标系，在此坐标系下基于所有轮廓散点的反比例函数确定带非均匀倒圆根部叶型轮廓；
2.根据权利要求1所述的用于角区流动控制的压气机叶根轴向非均匀倒圆优化方法，其特征是，所述的确定各控制点处倒圆设计参数，具体包括：
3.根据权利要求1或2所述的用于角区流动控制的压气机叶根轴向非均匀倒圆优化方法，其特征是，所述的各控制点处倒圆设计参数中：从前缘LE位置到吸力面50％弦长SS5位置，倒圆高度h和倒圆宽度w逐渐增大；从吸力面50％弦长SS5位置到尾缘TE位置，倒圆高度h和倒圆宽度w逐渐减小；且应保证SS9与TE处的h和w分别大于等于SS1与LE处的h和w。
4.根据权利要求1所述的用于角区流动控制的压气机叶根轴向非均匀倒圆优化方法，其特征是，所述的叶片各个轮廓散点的对应倒圆设计参数，包括倒
5.根据权利要求1所述的用于角区流动控制的压气机叶根轴向非均匀倒圆优化方法，其特征是，所述的反比例函数是指：当前轮廓散点处的反比例函数，即倒圆控制方程其中：
6.根据权利要求1所述的用于角区流动控制的压气机叶根轴向非均匀倒圆优化方法，其特征是，所述的带非均匀倒圆根部叶型轮廓，通过将所有轮廓散点处的倒圆设计参数，根据倒圆控制方程得到对应的倒圆轮廓曲线，再将对应高度yi处各轮廓散点沿前述与型线垂直平面直角坐标系的X方向向外侧延伸xi长度，长度xi为所在轮廓散点倒圆控制方程反求的x坐标，得到对应叶高位置包含倒圆的更新叶型轮廓，将更新叶型轮廓替换原有根部叶型轮廓，得到带非均匀倒圆根部叶型轮廓。
7.根据权利要求1-6中任一所述的用于角区流动控制的压气机叶根轴向非均匀倒圆优化方法，其特征是，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于角区流动控制的压气机叶根轴向非均匀倒圆优化方法，其特征在于，在待优化方案叶根压力面及吸力面选取若干控制点，确定各控制点处倒圆设计参数并应用b样条插值方法得到叶片各个轮廓散点的对应倒圆设计参数；对于所有轮廓散点分别建立垂直于端壁和局部叶型型线切线方向的平面直角坐标系，在此坐标系下基于所有轮廓散点的反比例函数确定带非均匀倒圆根部叶型轮廓；
2.根据权利要求1所述的用于角区流动控制的压气机叶根轴向非均匀倒圆优化方法，其特征是，所述的确定各控制点处倒圆设计参数，具体包括：
3.根据权利要求1或2所述的用于角区流动控制的压气机叶根轴向非均匀倒圆优化方法，其特征是，所述的各控制点处倒圆设计参数中：从前缘le位置到吸力面50％弦长ss5位置，倒圆高度h和倒圆宽度w逐渐增大；从吸力面50％弦长ss5位置到尾缘te位置，倒圆高度h和倒圆宽度w逐渐减小；且应保证ss9与te处的h和w分别大于等于ss1与le处的h和w。
4.根据权利要求1所述的用于角区流动控制的压气机叶根轴向非均匀倒圆优化方法，其特征是，所述的叶片各个轮廓散点的对应倒圆设计参数，包括倒圆高度h、倒圆坡度s和倒圆宽度w，通过以下方式得到：将控制点和所有轮廓散点按压力面侧和...
【专利技术属性】
技术研发人员：张港铎，时浩达，朱铭敏，羌晓青，滕金芳，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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