CN106021681A - 一种压气机叶型优化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压气机叶型优化方法及装置，方法包括获取压气机的待优化叶型的坐标点，根据坐标点，获取中弧线，并根据所述坐标点、中弧线和预设叶型前缘修型段长度(下称预设长度)，获取前缘叶身相接处厚度；根据所述坐标点、中弧线、前缘叶身相接处厚度、预设长度、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值；形状函数为曲线形形状函数；根据已确定参数值的形状函数、预先建立的叶型前缘类型函数和前缘叶身相接处厚度，确定压气机的前缘点到前缘与叶身相接点的叶型厚度分布函数；将所述厚度分布函数叠加到中弧线上，获取优化后叶型。本发明可兼顾气动性能和结构完整性。

Description

一种压气机叶型优化方法及装置

技术领域

本发明涉及压气机技术领域，特别涉及一种压气机叶型优化方法及装置。

背景技术

压气机是航空发动机和燃气轮机的重要部件之一，叶型设计是压气机设计的关键环节。早期的压气机叶型采用系列叶型(如NACA-65系列，C-4系列等)。上世纪五六十年代，可控扩散叶型开始在压气机中得到广泛应用，其与传统系列叶型相比，能够更好地控制气流扩散，抑制边界层的分离，在高马赫数下降低激波损失，因而能够减小型面损失、扩大攻角范围，且在多级环境下易于匹配。

叶型曲率连续有利于改善吸力面边界层发展，抑制边界层分离，进而降低叶型损失，扩大叶型攻角范围。但是，目前的可控扩散叶型在叶身与前缘相接处的型面曲率不连续。

为了解决上述叶型型面曲率不连续的问题，目前采用形状函数/类函数造型技术(CST)对一个可控扩散叶型的前缘进行优化设计，实现了叶片前缘与叶身连接之间的曲率连续。采用CST优化前后的前缘形状对比以及叶表等熵马赫数分布对比见图9a、图10a。但是采用CST进行优化的缺陷在于，CST方法形状函数采用了线性形状函数，虽然实现了叶型型面曲率连续，使气动计算结果较理想，但生成的前缘厚度过薄，结构完整性不佳，工程实用价值较低。

发明内容

本发明提供一种全部或至少部分解决上述技术问题的一种压气机叶型优化方法及装置。

第一方面，本发明提供一种压气机叶型优化方法，包括：

获取压气机的待优化叶型的坐标点，根据所述压气机的待优化叶型的坐标点，获取中弧线，并根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述中弧线和预设叶型前缘修型段长度，获取前缘叶身相接处厚度；

根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述中弧线、所述前缘叶身相接处厚度、预设叶型前缘修型段长度、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值；所述预知的形状函数为曲线形形状函数；

根据已确定参数值的形状函数、预先建立的叶型前缘类型函数和所述前缘叶身相接处厚度，确定所述压气机的前缘点到前缘与叶身相接点的叶型厚度分布函数；

将所述压气机的前缘点到前缘与叶身相接点的叶型厚度分布函数叠加到中弧线上，获取所述压气机优化后的叶型。

优选的，根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述中弧线和预设叶型前缘修型段长度，获取前缘叶身相接处厚度，包括：

根据压气机的待优化叶型的坐标点，获取所述待优化叶型的厚度分布；

根据压气机的待优化叶型的坐标点和所述中弧线确定前缘点位置；

根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述前缘点位置和预设叶型前缘修型段长度，确定前缘与叶身相接位置；

根据所述前缘与叶身相接位置以及所述厚度分布，获取前缘叶身相接处厚度。

优选的，根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述中弧线、所述前缘叶身相接处厚度、预设叶型前缘修型段长度、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值，包括：

根据压气机的待优化叶型的坐标点，获取所述待优化叶型的厚度分布；

根据压气机的待优化叶型的坐标点和所述中弧线确定前缘点位置，并根据所述前缘点位置和所述压气机的待优化叶型的坐标点计算所述前缘点的曲率半径；

根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述前缘点位置和预设叶型前缘修型段长度，确定前缘与叶身相接位置；

根据所述前缘与叶身相接位置以及所述厚度分布，获取前缘叶身相接处厚度和前缘叶身相接处的楔角角度；

根据所述前缘点的曲率半径、所述前缘叶身相接处厚度、所述前缘叶身相接处的楔角角度、预设叶型前缘修型段长度、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值。

优选的，根据所述前缘点的曲率半径、所述前缘叶身相接处厚度、所述前缘叶身相接处的楔角角度、预设叶型前缘修型段长度、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值，包括：

根据所述前缘点的曲率半径、所述前缘叶身相接处厚度、所述前缘叶身相接处的楔角角度和预设叶型前缘修型段长度，确定所述形状函数的两个边界约束条件对应的边界值；

根据所述两个边界约束条件对应的边界值、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值。

优选的，所述预先建立的形状函数为

S(ψ)＝A₁(ψ-A₂)^N+A₃(0≤ψ≤1)

其中，S(ψ)为压气机前缘修型段叶型纵坐标的无量纲值，ψ为压气机前缘修型段叶型横坐标的无量纲值，N为预知的形状函数的类型控制参数，A₁为预知的参数值，A₂和A₃为待定参数值，且所述形状函数的两个边界约束条件为：

$S\left(0\right)=\sqrt{2R_{LE}/L_{\mathrm{Re}design}}$

其中，R_LE为前缘点的曲率半径，L_Redesign为预设叶型前缘修型段长度；

$S\left(1\right)=tan\mathrm{\β}+\frac{{\mathrm{\ΔZ}}_{TE}}{L_{\mathrm{Re}design}}$

其中，β为前缘叶身相接处的楔角角度，ΔZ_TE为前缘叶身相接处厚度。

优选的，所述预知的形状函数为抛物型函数或双曲型函数。

第二方面，本发明还提供一种压气机叶型优化装置，包括：

第一获取单元，用于获取压气机的待优化叶型的坐标点，根据所述压气机的待优化叶型的坐标点，获取中弧线，并根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述中弧线和预设叶型前缘修型段长度，获取前缘叶身相接处厚度；

第二获取单元，用于根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述中弧线、所述前缘叶身相接处厚度、预设叶型前缘修型段长度、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值；所述预知的形状函数为曲线形形状函数；

确定单元，用于根据已确定参数值的形状函数、预先建立的叶型前缘类型函数和所述前缘叶身相接处厚度，确定所述压气机的前缘点到前缘与叶身相接点的叶型厚度分布函数；

第三获取单元，用于将所述压气机的前缘点到前缘与叶身相接点的叶型厚度分布函数叠加到中弧线上，获取所述压气机优化后的叶型。

优选的，所述第一获取单元还用于：

根据压气机的待优化叶型的坐标点，获取所述待优化叶型的厚度分布；

根据压气机的待优化叶型的坐标点和所述、所述中弧线确定前缘点位置；

根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述前缘点位置和预设叶型前缘修型段长度，确定前缘与叶身相接位置；

根据所述前缘与叶身相接位置以及所述厚度分布，获取前缘叶身相接处厚度。

优选的，所述第二获取单元还用于：

根据压气机的待优化叶型的坐标点，获取所述待优化叶型的厚度分布；

根据压气机的待优化叶型的坐标点和所述中弧线确定前缘点位置，并根据所述前缘点位置和所述压气机的待优化叶型的坐标点计算所述前缘点的曲率半径；

根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述前缘点位置和预设叶型前缘修型段长度，确定前缘与叶身相接位置；

根据所述前缘与叶身相接位置以及所述厚度分布，获取前缘叶身相接处厚度和前缘叶身相接处的楔角角度；

根据所述前缘点的曲率半径、所述前缘叶身相接处厚度、所述前缘叶身相接处的楔角角度、预设叶型前缘修型段长度、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值。

优选的，所述第二获取单元还用于：

根据所述前缘点的曲率半径、所述前缘叶身相接处厚度、所述前缘叶身相接处的楔角角度和预设叶型前缘修型段长度，确定所述形状函数的两个边界约束条件对应的边界值；

根据所述两个边界约束条件对应的边界值、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值。

由上述技术方案可知，本发明的形状函数为曲线形状函数，因此不仅可以使叶型的前缘至前缘与叶身相接处的曲率连续，使叶片的气动性能好，而且采用本发明形状函数生成的前缘厚度较线性形状函数生成的前缘厚度厚，可以保证结构完整性，可见，本发明可以兼顾气动性能和结构完整性。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种压气机叶型优化方法的流程图；

图1a是压气机叶型前缘附近厚度分布示意图；

图2a1是常规压气机前缘附近壁面静压示意图；

图2a2为图2a1的A部的局部放大图；

图3a是长短轴比3:1的椭圆形前缘(左)与CST前缘(右)的前缘曲率分布对比(曲率放大了10倍)；

图4a为四个双曲型形状函数优化方案的对比，同时以圆形前缘对应的形状函数和线性形状函数作为参考的对比图；

图5a为图4a中四个双曲型形状函数相应的厚度分布对比图；

图6a为Mises准三维计算得到的在来流马赫数示意图；

图7a是双曲型的形状函数前缘与圆形前缘的叶表等熵马赫数对比，4°攻角；

图8a是线性、双曲形式的形状函数以及圆形前缘的叶型攻角损失特性对比图；

图9a为采用CST优化前后的前缘形状对比图；

图10a为采用CST优化前后的叶表等熵马赫数分布对比图；

图2为本发明一实施例提供的一种压气机叶型优化装置的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1和图1a、图2a1、图2a2、图3a、图4a、图5a、图6a、图7a、图8a、图9a、图10a说明本发明。其中，

图1a是压气机叶型前缘附近厚度分布示意图(前10％弦长，即预设叶型前缘修型段长度为前10％弦长)，本发明是对叶片前10％弦长的厚度分布进行优化设计，以实现前缘至叶身曲率的光滑过渡；其中，横坐标为弧面曲线，纵坐标为半厚；

图2a1是常规压气机前缘附近壁面静压示意图；

图2a2为图2a1的A部的局部放大图(前缘附近的Spike流动)；

图3a是长短轴比3:1的椭圆形前缘(左)与CST前缘(右)的前缘曲率分布对比(曲率放大了10倍)；

图4a为四个双曲型形状函数优化方案的对比，同时以圆形前缘对应的形状函数和线性形状函数作为参考的对比图；

图5a为图4a中四个双曲型形状函数相应的厚度分布对比图；

图6a为Mises准三维计算得到的在来流马赫数示意图；

图7a是双曲型的形状函数前缘与圆形前缘的叶表等熵马赫数对比，4°攻角；

图8a是线性、双曲形式的形状函数以及圆形前缘的叶型攻角损失特性对比(Mises准三维计算结果对比，来流马赫数0.65，湍流度2％)；

图9a中横坐标为叶片前缘横坐标，纵坐标为叶片前缘纵坐标；

图10a中横坐标为无量纲周向相对位置，纵坐标为叶表等熵马赫数，inlet angle为进口气流角；图9a和图10a中Circle表示圆形前缘，NEW1和NEW2表示采用CST方法构建出的两个不同的叶片前缘。

图1为本发明一实施例提供的一种压气机叶型优化方法的流程图；

如图1所示，本实施例的一种压气机叶型优化方法，包括：

S101、获取压气机的待优化叶型的坐标点，根据所述压气机的待优化叶型的坐标点，获取中弧线，并根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述中弧线和预设叶型前缘修型段长度，获取前缘叶身相接处厚度；

可以理解的是，所述预设叶型前缘修型段长度可为叶片前10％弦长、15％弦长等，本发明就是对叶片的该预设叶型前缘修型段长度部分进行优化，通过优化该部分进而优化整个叶型。

S102、根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述中弧线、所述前缘叶身相接处厚度、预设叶型前缘修型段长度、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值；所述预知的形状函数为曲线形形状函数；

S103、根据已确定参数值的形状函数、预先建立的叶型前缘类型函数和所述前缘叶身相接处厚度，确定所述压气机的前缘点到前缘与叶身相接点的叶型厚度分布函数；

S104、将所述压气机的前缘点到前缘与叶身相接点的叶型厚度分布函数叠加到中弧线上，获取所述压气机优化后的叶型。

值得说明的是，要实现曲率连续前缘造型，在数学上要求形状函数保证二阶以上连续；本发明的形状函数在二阶以上连续，因此可保证曲率连续。

本发明的形状函数为曲线形状函数，因此不仅可以使叶型的前缘点至前缘与叶身相接处的曲率连续，使叶片的气动性能好，而且采用本发明形状函数生成的前缘厚度较线性形状函数生成的前缘厚度厚，可以保证结构完整性，可见，本发明可以兼顾气动性能和结构完整性。

此外为了满足边界条件的约束同时简化造型过程，将形状函数的设计参数控制在2～4个为宜，而本发明的形状函数中的参数仅为三个(A₁、A₂、A₃)，因此，本发明简化了叶型的造型过程。

作为一种优选实施例，所述步骤S101中的根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述中弧线和预设叶型前缘修型段长度，获取前缘叶身相接处厚度，包括：

根据压气机的待优化叶型的坐标点，获取所述待优化叶型的厚度分布；

根据压气机的待优化叶型的坐标点和所述中弧线确定前缘点位置；

根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述前缘点位置和预设叶型前缘修型段长度，确定前缘与叶身相接位置；

根据所述前缘与叶身相接位置以及所述厚度分布，获取前缘叶身相接处厚度。

作为一种优选实施例，所述步骤S102，包括：

根据压气机的待优化叶型的坐标点，获取所述待优化叶型的厚度分布；

根据压气机的待优化叶型的坐标点和所述中弧线确定前缘点位置，并根据所述前缘点位置和所述压气机的待优化叶型的坐标点计算所述前缘点的曲率半径；

根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述前缘点位置和预设叶型前缘修型段长度，确定前缘与叶身相接位置；

根据所述前缘与叶身相接位置以及所述厚度分布，获取前缘叶身相接处厚度和前缘叶身相接处的楔角角度；

根据所述前缘点的曲率半径、所述前缘叶身相接处厚度、所述前缘叶身相接处的楔角角度、预设叶型前缘修型段长度、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值。

作为一种优选实施例，根据所述前缘点的曲率半径、所述前缘叶身相接处厚度、所述前缘叶身相接处的楔角角度、预设叶型前缘修型段长度、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值，包括：

根据所述前缘点的曲率半径、所述前缘叶身相接处厚度、所述前缘叶身相接处的楔角角度和预设叶型前缘修型段长度，确定所述形状函数的两个边界约束条件对应的边界值；

根据所述两个边界约束条件对应的边界值、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值。

所述预先建立的形状函数为

S(ψ)＝A₁(ψ-A₂)^N+A₃(0≤ψ≤1)

其中，S(ψ)为压气机前缘修型段叶型纵坐标的无量纲值，ψ为压气机前缘修型段叶型横坐标的无量纲值，N为预知的形状函数的类型控制参数，A₁为预知的参数值，A₂和A₃为待定参数值，且所述形状函数的两个边界约束条件为：

$S\left(0\right)=\sqrt{2R_{LE}/L_{\mathrm{Re}design}}$

其中，R_LE为前缘点的曲率半径，L_Redesign为预设叶型前缘修型段长度；

$S\left(1\right)=tan\mathrm{\β}+\frac{{\mathrm{\ΔZ}}_{TE}}{L_{\mathrm{Re}design}}$

其中，β为前缘叶身相接处的楔角角度，ΔZ_TE为前缘叶身相接处厚度。

所述预知的形状函数为抛物型函数或双曲型函数。

值得说明的是，对于上述形状函数，当N＝-1时，为双曲型；当N＝0.5时，为抛物型；当N＝1时为一阶整型；当N＝2时，为二阶整形。实际造型过程中可以根据需要选用适当的形状函数类型，本发明可选取N＝-1的双曲型形状函数、N＝0.5时的抛物型形状函数或N＝2的形状函数。

下面通过一个具体实施例对本发明进行说明。

1、由求原始叶型(即待优化叶型)的坐标点求解中弧线和厚度分布；

2、根据厚度分布求解前缘点，并求出前缘点的曲率半径R_LE，确定前缘叶身相接处厚度ΔZ_TE和(当地楔角前缘叶身相接处的楔角角度)β；

值得说明的是，上文已详述了本发明各个参数的计算过程，步骤1、2的具体计算过程可参照上文，此处不再赘述。

3、定义叶型无量纲型面随体坐标系ψ＝x/C和ζ＝y/C，可以用下式确定前缘点到前缘叶身相接处的形线表达式：

$\mathrm{\ζ}\left(\mathrm{\Ψ}\right)={\mathrm{\Ψ}}^{N_1}{(1-\mathrm{\Ψ})}^{N_2}S\left(\mathrm{\Ψ}\right)+{\mathrm{\Ψ\ζ}}_T$

S(Ψ)是前缘到前缘叶身连接处的形状控制函数，ζ_T＝ΔZ_TE。

定义前缘类型函数其中N₁和N₂为指数常数。

4、确定叶型前缘类型指数控制参数N₁和N₂，通常选择N₁＝0.5，N₂＝1.0(前缘点为圆形)，或者N₁＝0.5，N₂＝0.5(前缘点为椭圆形)，可根据需要选择N₁和N₂为0～1间的常数，可根据需要预先获取；

5、确定形状控制函数S(Ψ)，可选择为抛物线型或者双曲线型等连续平缓且在Ψ＝0～1之间不存在斜率符号改变的曲线；

所述形状函数满足如下边界条件：

$S\left(0\right)=\sqrt{2R_{LE}/L_{\mathrm{Re}design}};$

$S\left(1\right)=tan\mathrm{\β}+\frac{{\mathrm{\ΔZ}}_{TE}}{L_{\mathrm{Re}design}};$

6、根据确定好的形状函数和前缘类型函数，求解确定出前缘到与叶身相接点的叶型厚度分布规律(即前缘点到前缘与叶身相接点的叶型厚度分布函数)；

7、将前缘点到前缘与叶身相接点的叶型厚度分布规律叠加到ζ(Ψ)中弧线上，得到优化后的叶型。

下面结合形状函数说明本发明。

用于确定形状函数的三个边界约束条件如表1所示。四个方案的S(1)取值相同，从A到D方案，S(0)逐渐减小，也即前缘曲率半径变小，前缘厚度减薄；B与C方案相比，虽然S(0)相同，前缘点处的曲率半径相同，但A3的取值不同，从前缘点到前缘与叶身连接处的厚度分布也有所不同。为四个双曲型形状函数优化方案的对比，同时以圆形前缘对应的形状函数和线性形状函数作为参考的对比图。图5a为图4a中四个双曲型形状函数相应的厚度分布对比图，线性形状函数得到的前缘厚度远小于其他方案，双曲型形状函数的前缘厚度可以达到与圆形前缘近似的程度，因而很容易满足一般性的加工精度和结构强度要求。图6a为Mises准三维计算得到的在来流马赫数示意图，图6a给出了Mises准三维计算得到的在来流马赫数0.65，湍流度2％的条件下替换不同前缘的叶型攻角损失特性对比，五组曲率连续前缘的最小损失和可用攻角范围明显优于常规圆形前缘；双曲型形状函数前缘相比于线性前缘虽然损失了部分气动性能，但是综合结构完整性的考虑，这一类前缘无疑拥有更好的工程应用前景。

表1:双曲型形状函数的三个约束

图2为本发明一实施例提供的一种压气机叶型优化装置的原理框图。

如图2所示，本实施例的一种压气机叶型优化装置，包括：

第一获取单元201，用于获取压气机的待优化叶型的坐标点，根据所述压气机的待优化叶型的坐标点，获取中弧线，并根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述中弧线和预设叶型前缘修型段长度，获取前缘叶身相接处厚度；

第二获取单元202，用于根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述中弧线、所述前缘叶身相接处厚度、预设叶型前缘修型段长度、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值；所述预知的形状函数为曲线形形状函数；

确定单元203，用于根据已确定参数值的形状函数、预先建立的叶型前缘类型函数和所述前缘叶身相接处厚度，确定所述压气机的前缘点到前缘与叶身相接点的叶型厚度分布函数；

第三获取单元204，用于将所述压气机的前缘点到前缘与叶身相接点的叶型厚度分布函数叠加到中弧线上，获取所述压气机优化后的叶型。

作为一种优选实施例，所述第一获取单元201还用于：

根据压气机的待优化叶型的坐标点，获取所述待优化叶型的厚度分布；

根据压气机的待优化叶型的坐标点和所述、所述中弧线确定前缘点位置；

根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述前缘点位置和预设叶型前缘修型段长度，确定前缘与叶身相接位置；

根据所述前缘与叶身相接位置以及所述厚度分布，获取前缘叶身相接处厚度。

作为一种优选实施例，所述第二获取单元202还用于：

根据压气机的待优化叶型的坐标点，获取所述待优化叶型的厚度分布；

根据压气机的待优化叶型的坐标点和所述中弧线确定前缘点位置，并根据所述前缘点位置和所述压气机的待优化叶型的坐标点计算所述前缘点的曲率半径；

根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述前缘点位置和预设叶型前缘修型段长度，确定前缘与叶身相接位置；

根据所述前缘与叶身相接位置以及所述厚度分布，获取前缘叶身相接处厚度和前缘叶身相接处的楔角角度；

根据所述前缘点的曲率半径、所述前缘叶身相接处厚度、所述前缘叶身相接处的楔角角度、预设叶型前缘修型段长度、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值。

作为一种优选实施例，所述第二获取单元202还用于：

根据所述前缘点的曲率半径、所述前缘叶身相接处厚度、所述前缘叶身相接处的楔角角度和预设叶型前缘修型段长度，确定所述形状函数的两个边界约束条件对应的边界值；

根据所述两个边界约束条件对应的边界值、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

应当注意的是，在本发明的系统的各个部件中，根据其要实现的功能而对其中的部件进行了逻辑划分，但是，本发明不受限于此，可以根据需要对各个部件进行重新划分或者组合，例如，可以将一些部件组合为单个部件，或者可以将一些部件进一步分解为更多的子部件。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的系统中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上实施方式仅适于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种压气机叶型优化方法，其特征在于，包括：

获取压气机的待优化叶型的坐标点，根据所述压气机的待优化叶型的坐标点，获取中弧线，并根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述中弧线和预设叶型前缘修型段长度，获取前缘叶身相接处厚度；

根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述中弧线、所述前缘叶身相接处厚度、预设叶型前缘修型段长度、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值；所述预知的形状函数为曲线形形状函数；

根据已确定参数值的形状函数、预先建立的叶型前缘类型函数和所述前缘叶身相接处厚度，确定所述压气机的前缘点到前缘与叶身相接点的叶型厚度分布函数；

将所述压气机的前缘点到前缘与叶身相接点的叶型厚度分布函数叠加到中弧线上，获取所述压气机优化后的叶型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述中弧线和预设叶型前缘修型段长度，获取前缘叶身相接处厚度，包括：

根据压气机的待优化叶型的坐标点，获取所述待优化叶型的厚度分布；

根据压气机的待优化叶型的坐标点和所述中弧线确定前缘点位置；

根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述前缘点位置和预设叶型前缘修型段长度，确定前缘与叶身相接位置；

根据所述前缘与叶身相接位置以及所述厚度分布，获取前缘叶身相接处厚度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述中弧线、所述前缘叶身相接处厚度、预设叶型前缘修型段长度、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值，包括：

根据压气机的待优化叶型的坐标点，获取所述待优化叶型的厚度分布；

根据压气机的待优化叶型的坐标点和所述中弧线确定前缘点位置，并根据所述前缘点位置和所述压气机的待优化叶型的坐标点计算所述前缘点的曲率半径；

根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述前缘点位置和预设叶型前缘修型段长度，确定前缘与叶身相接位置；

根据所述前缘与叶身相接位置以及所述厚度分布，获取前缘叶身相接处厚度和前缘叶身相接处的楔角角度；

根据所述前缘点的曲率半径、所述前缘叶身相接处厚度、所述前缘叶身相接处的楔角角度、预设叶型前缘修型段长度、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述前缘点的曲率半径、所述前缘叶身相接处厚度、所述前缘叶身相接处的楔角角度、预设叶型前缘修型段长度、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值，包括：

根据所述前缘点的曲率半径、所述前缘叶身相接处厚度、所述前缘叶身相接处的楔角角度和预设叶型前缘修型段长度，确定所述形状函数的两个边界约束条件对应的边界值；

根据所述两个边界约束条件对应的边界值、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述预先建立的形状函数为

S(ψ)＝A₁(ψ-A₂)^N+A₃(0≤ψ≤1)

其中，S(ψ)为压气机前缘修型段叶型纵坐标的无量纲值，ψ为压气机前缘修型段叶型横坐标的无量纲值，N为预知的形状函数的类型控制参数，A₁为预知的参数值，A₂和A₃为待定参数值，且所述形状函数的两个边界约束条件为：

$S\left(0\right)=\sqrt{2R_{LE}/L_{\mathrm{Re}design}}$

其中，R_LE为前缘点的曲率半径，L_Redesign为预设叶型前缘修型段长度；

$S\left(1\right)=tan\mathrm{\β}+\frac{{\mathrm{AZ}}_{TE}}{L_{\mathrm{Re}design}}$

其中，β为前缘叶身相接处的楔角角度，ΔZ_TE为前缘叶身相接处厚度。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述预知的形状函数为抛物型函数或双曲型函数。

7.一种压气机叶型优化装置，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于获取压气机的待优化叶型的坐标点，根据所述压气机的待优化叶型的坐标点，获取中弧线，并根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述中弧线和预设叶型前缘修型段长度，获取前缘叶身相接处厚度；

第二获取单元，用于根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述中弧线、所述前缘叶身相接处厚度、预设叶型前缘修型段长度、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值；所述预知的形状函数为曲线形形状函数；

确定单元，用于根据已确定参数值的形状函数、预先建立的叶型前缘类型函数和所述前缘叶身相接处厚度，确定所述压气机的前缘点到前缘与叶身相接点的叶型厚度分布函数；

第三获取单元，用于将所述压气机的前缘点到前缘与叶身相接点的叶型厚度分布函数叠加到中弧线上，获取所述压气机优化后的叶型。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一获取单元还用于：

根据压气机的待优化叶型的坐标点，获取所述待优化叶型的厚度分布；

根据压气机的待优化叶型的坐标点和所述、所述中弧线确定前缘点位置；

根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述前缘点位置和预设叶型前缘修型段长度，确定前缘与叶身相接位置；

根据所述前缘与叶身相接位置以及所述厚度分布，获取前缘叶身相接处厚度。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二获取单元还用于：

根据压气机的待优化叶型的坐标点，获取所述待优化叶型的厚度分布；

根据压气机的待优化叶型的坐标点和所述中弧线确定前缘点位置，并根据所述前缘点位置和所述压气机的待优化叶型的坐标点计算所述前缘点的曲率半径；

根据所述压气机的待优化叶型的坐标点、所述前缘点位置和预设叶型前缘修型段长度，确定前缘与叶身相接位置；

根据所述前缘与叶身相接位置以及所述厚度分布，获取前缘叶身相接处厚度和前缘叶身相接处的楔角角度；

根据所述前缘点的曲率半径、所述前缘叶身相接处厚度、所述前缘叶身相接处的楔角角度、预设叶型前缘修型段长度、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二获取单元还用于：

根据所述前缘点的曲率半径、所述前缘叶身相接处厚度、所述前缘叶身相接处的楔角角度和预设叶型前缘修型段长度，确定所述形状函数的两个边界约束条件对应的边界值；

根据所述两个边界约束条件对应的边界值、预知的参数值和预知的形状函数的类型控制参数，获取预先建立的形状函数的待定参数值。