CN113051688B - 一种叶片叶型外形几何的计算方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种叶片叶型外形几何的计算方法、装置及设备通过先得到上、下弧线的连接的吸力面点和压力面点，对前缘弧线和后缘弧线基于第1个离散点和第n个离散点逐一计算得到m₁个前缘离散点和m₂个后缘离散点的坐标位置，将m₁个前缘离散点坐标的点绘制成前缘弧线以及m₂个后缘离散点坐标的点绘制成后缘弧线，之后将得到的前缘弧线、上弧线、下弧线和后缘弧线连接成封闭的图形，得到叶片叶型的几何外形形状，该叶片叶型外形几何的计算方法得到的前缘弧线和后缘弧线精度高，解决了现有叶型几何外形是以该离散点处中弧线法线与圆的交点作为叶型上的一点，采用此方法设计的叶片叶型在前后缘位置处的精度较低的技术问题。

Description

一种叶片叶型外形几何的计算方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及叶轮机叶片设计技术领域，尤其涉及一种叶片叶型外形几何的计算方法、装置及设备。

背景技术

叶轮机是以连续流动的流体为工质、以叶片为主要工作元件，实现工作元件与工质之间能量转换的一类机械。叶轮机是诸多工业领域设备的核心部件，比如能源领域的核电站、水电站、火力发电厂的燃气轮机，风力机的叶片，航空航天领域中航空发动机的压气机、涡轮，航海领域的螺旋桨推进器等等。由此可见，叶轮机在工业领域中具有非常重要的作用。

叶片是叶轮机的核心部件，对叶轮机的性能影响至关重要。叶型是沿着轴向流面，对叶片截取的剖面，是叶片设计的基础，通过设计中弧线和厚度分布来获取性能优良的叶型，是叶型设计中最常用的方法。其中，中弧线定义为叶型内切圆圆心的连线，厚度分布定义为叶型各个内切圆的直径，根据已知中弧线和厚度分布可以根据定义获取叶型的几何外形，不同的中弧线和厚度分布对应不同的几何外形。

由中弧线和厚度分布计算叶型几何外形是现有常用方法，该方法是以中弧线上的离散点为圆心，该离散点处厚度的一半为半径画圆，以该离散点处中弧线法线与圆的交点作为叶型上的一点，采用现有这种方法设计的叶片叶型在前后缘位置处的精度较低。

针对这个问题，需要提供一种如何提高叶型在前后缘位置处精度的计算叶型外形的方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种叶片叶型外形几何的计算方法、装置及设备，用于解决现有叶型几何外形是以中弧线上的离散点为圆心，该离散点处厚度的一半为半径画圆，以该离散点处中弧线法线与圆的交点作为叶型上的一点，采用此方法设计的叶片叶型在前后缘位置处的精度较低的技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种叶片叶型外形几何的计算方法，基于叶片叶型的中弧线建立xy轴的二维坐标系，包括以下步骤：

S1.在叶片叶型的中弧线上设置n个离散点且在叶片叶型的前缘弧形上设置m₁个前缘离散点和后缘弧形上设置m₂个后缘离散点，设定叶型的最大圆心距离以及与每个所述离散点对应的厚度，并以所述离散点为圆心、对应离散点的厚度为直径作圆；

S2.基于相邻两个离散点i和离散点i+1之间的距离小于所述最大圆心距离，得到两圆相交的离散点i和离散点i+1；

S3.根据所述离散点i和所述离散点i+1计算交点坐标，得到与所述离散点i对应的吸力面点和压力面点，同理，根据步骤S2和步骤S3得到与n个离散点对应的吸力面点和压力面点，对n个吸力面点和n个压力面点分别绘制成上弧线和下弧线；

S4.基于所述中弧线的第1个离散点O₁、第1个吸力面点R₁、第1个压力面点D₁和所述中弧线的第n个离散点O_n、第n个吸力面点R_n、第n个压力面点D_n，计算得到前缘吸力夹角、前缘夹角、后缘吸力夹角和后缘夹角；

S5.根据所述前缘夹角和前缘离散点的个数m₁计算，得到前缘弧形上相邻两个所述前缘离散点之间的第一夹角；所述后缘夹角和后缘离散点的个数m₂计算，得到后缘弧形上相邻两个所述后缘离散点之间的第二夹角；

S6.根据第1个离散点O₁的坐标、第1个离散点O₁的厚度、所述第一夹角和所述前缘吸力夹角计算得到第j个前缘离散点的坐标；根据第n个离散点O_n的坐标、第n个离散点O_n的厚度、所述第二夹角和所述后缘吸力夹角计算得到第j'个后缘离散点的坐标；

S7.根据步骤S6得到m₁个前缘离散点的坐标和m₂个后缘离散点的坐标并对m₁个前缘离散点坐标的点绘制成前缘弧线以及m₂个后缘离散点坐标的点绘制成后缘弧线，根据所述前缘弧线、所述上弧线、所述下弧线和所述后缘弧线得到叶片叶型；

其中，i∈n，j∈m₁，j'∈m₂，n、m₁、m₂均为大于0的自然数。

优选地，在步骤S2中，基于相邻两个离散点i和离散点i+1之间的距离小于所述最大圆心距离，得到两圆相交的离散点i和离散点i+1之前还包括：

若i<n，计算n-1个任意相邻两个离散点i和离散点i+1之间的距离，判断每个所述距离是否小于所述最大圆心距离；

若是，得到两圆相交的离散点i和离散点i+1；

若否或当i＝n时，采用弧长插值方法增加插值离散点k以及其对应的厚度，直至离散点i与离散点k之间的圆心距小于所述最大圆心距离，得到两圆相交的离散点i和离散点k；

其中，i+1＝k。

优选地，在步骤S3中，根据所述离散点i和所述离散点i+1计算交点坐标，得到与所述离散点i对应的吸力面点和压力面点的步骤包括：

获取与两个离散点对应圆相交点坐标对应的第一相交点和第二相交点；

将所述第一相交点与所述第二相交点连线得到第一直线，将与所述第一相交点和所述第二相交点对应圆的圆心连线得到第二直线，所述第一直线与所述第二直线相交的点记为第一交点；

过所述第一交点作与二维坐标系x轴平行的第三直线，过所述第一相交点作与二维坐标系y轴平行的第四直线，所述第三直线与所述第四直线相交的点记为第二交点；

根据所述第一交点的坐标和所述第二交点的坐标计算，得到所述第一相交点的坐标和所述第二相交点坐标；

将所述第一相交点的坐标作为吸力面点的坐标，将所述第二相交点的坐标作为压力面点的坐标，即得到与离散点对应的吸力面点和压力面点。

优选地，根据所述第一交点的坐标和所述第二交点的坐标计算，得到所述第一相交点的坐标和所述第二相交点坐标包括：

式中，

为第一相交点的坐标，

为第二相交点的坐标，

为第一交点的坐标，

为第二直线的斜率，t_i为与第i个离散点O_i对应的第i个厚度，

为第i个离散点O_i的坐标，

为第i+1个离散点O_i+1的坐标。

优选地，在步骤S5和步骤S6中，根据第1个离散点O₁的坐标、第1个离散点O₁的厚度、所述第一夹角和所述前缘吸力夹角计算得到第j个前缘离散点的坐标包括：

式中，α为第一夹角，β为前缘夹角，∠R₁O₁D₁为前缘吸力夹角，

为第1个离散点O₁的坐标，

为第j个前缘离散点的坐标，t₁为第1个离散点O₁的厚度。

优选地，在步骤S5和步骤S6中，根据第n个离散点O_n的坐标、第n个离散点O_n的厚度、所述第二夹角和所述后缘吸力夹角计算得到第j'个后缘离散点的坐标包括：

式中，θ为第二夹角，γ为后缘夹角，∠R_nO_nD_n为后缘吸力夹角，

为第n个离散点O_n的坐标，

为第j'个前缘离散点的坐标，t_n为第n个离散点O_n的厚度。

本发明还提供一种叶片叶型外形几何的计算装置，基于叶片叶型的中弧线建立xy轴的二维坐标系，该计算装置包括：参数设置模块、离散点选取模块、弧线绘制模块、角度计算模块、夹角计算模块、前后缘点坐标获取模块和叶片叶型形成模块；

所述参数设置模块，用于在叶片叶型的中弧线上设置n个离散点且在叶片叶型的前缘弧形上设置m₁个前缘离散点和后缘弧形上设置m₂个后缘离散点，设定叶型的最大圆心距离以及与每个所述离散点对应的厚度，并以所述离散点为圆心、对应离散点的厚度为直径作圆；

所述离散点选取模块，用于基于相邻两个离散点i和离散点i+1之间的距离小于所述最大圆心距离，得到两圆相交的离散点i和离散点i+1；

所述弧线绘制模块，用于根据所述离散点i和所述离散点i+1计算交点坐标，得到与所述离散点i对应的吸力面点和压力面点，同理，根据所述参数设置模块和所述离散点选取模块得到与n个离散点对应的吸力面点和压力面点，对n个吸力面点和n个压力面点分别绘制成上弧线和下弧线；

所述角度计算模块，用于基于所述中弧线的第1个离散点O₁、第1个吸力面点R₁、第1个压力面点D₁和所述中弧线的第n个离散点O_n、第n个吸力面点R_n、第n个压力面点D_n，计算得到前缘吸力夹角、前缘夹角、后缘吸力夹角和后缘夹角；

所述夹角计算模块，用于根据所述前缘夹角和前缘离散点的个数m₁计算，得到前缘弧形上相邻两个所述前缘离散点之间的第一夹角；所述后缘夹角和后缘离散点的个数m₂计算，得到后缘弧形上相邻两个所述后缘离散点之间的第二夹角；

所述前后缘点坐标获取模块，用于根据第1个离散点O₁的坐标、第1个离散点O₁的厚度、所述第一夹角和所述前缘吸力夹角计算得到第j个前缘离散点的坐标；根据第n个离散点O_n的坐标、第n个离散点O_n的厚度、所述第二夹角和所述后缘吸力夹角计算得到第j'个后缘离散点的坐标；

所述叶片叶型形成模块，用于根据所述前后缘点坐标获取模块得到m₁个前缘离散点的坐标和m₂个后缘离散点的坐标并对m₁个前缘离散点坐标的点绘制成前缘弧线以及m₂个后缘离散点坐标的点绘制成后缘弧线，根据所述前缘弧线、所述上弧线、所述下弧线和所述后缘弧线得到叶片叶型；

其中，i∈n，j∈m₁，j'∈m₂，n、m₁、m₂均为大于0的自然数。

优选地，所述离散点选取模块包括判断子模块和计算子模块；

所述判断子模块，用于根据i<n，计算n-1个任意相邻两个离散点i和离散点i+1之间的距离，并判断每个所述距离是否小于所述最大圆心距离；

所述计算子模块，用于根据所述判断子模块的所述距离小于所述最大圆心距离，得到两圆相交的离散点i和离散点i+1；或根据所述判断子模块的所述距离不小于所述最大圆心距离或者根据i＝n，采用弧长插值方法增加插值离散点k以及其对应的厚度，直至离散点i与离散点k之间的圆心距小于所述最大圆心距离，得到两圆相交的离散点i和离散点k；

其中，i+1＝k。

优选地，所述弧线绘制模块包括获取角度子模块、第一交点获取子模块、第二交点获取子模块、坐标计算子模块和面点获取子模块；

所述获取角度子模块，用于获取与两个离散点对应圆相交点坐标对应的第一相交点和第二相交点

所述第一交点获取子模块，用于将所述第一相交点与所述第二相交点连线得到第一直线，将与所述第一相交点和所述第二相交点对应圆的圆心连线得到第二直线，所述第一直线与所述第二直线相交的点记为第一交点；

所述第二交点获取子模块，用于过所述第一交点作与二维坐标系x轴平行的第三直线，过所述第一相交点作与二维坐标系y轴平行的第四直线，所述第三直线与所述第四直线相交的点记为第二交点；

所述坐标计算子模块，用于根据所述第一交点的坐标和所述第二交点的坐标计算，得到所述第一相交点的坐标和所述第二相交点坐标；

所述面点获取子模块，用于将所述第一相交点的坐标作为吸力面点的坐标，将所述第二相交点的坐标作为压力面点的坐标，即得到与离散点对应的吸力面点和压力面点。

本发明还提供一种叶片叶型外形几何的计算设备，包括处理器以及存储器；

所述存储器，用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器，用于根据所述程序代码中的指令执行上述所述的叶片叶型外形几何的计算方法。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

该叶片叶型外形几何的计算方法、装置及设备通过先得到上、下弧线的连接的吸力面点和压力面点，对前缘弧线和后缘弧线基于第1个离散点和第n个离散点逐一计算得到m₁个前缘离散点和m₂个后缘离散点的坐标位置，将m₁个前缘离散点坐标的点绘制成前缘弧线以及m₂个后缘离散点坐标的点绘制成后缘弧线，之后将得到的前缘弧线、上弧线、下弧线和后缘弧线连接成封闭的图形，得到叶片叶型的几何外形形状，该叶片叶型外形几何的计算方法得到的前缘弧线和后缘弧线精度高，解决了现有叶型几何外形是以中弧线上的离散点为圆心，该离散点处厚度的一半为半径画圆，以该离散点处中弧线法线与圆的交点作为叶型上的一点，采用此方法设计的叶片叶型在前后缘位置处的精度较低的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例所述的叶片叶型外形几何的计算方法的步骤流程图。

图2为本发明实施例所述的叶片叶型外形几何的计算方法的二维坐标系图。

图3为本发明实施例所述的叶片叶型外形几何的计算方法的另一二维坐标系图。

图4为本发明实施例所述的叶片叶型外形几何的计算方法的又一二维坐标系图。

图5为本发明实施例所述的叶片叶型外形几何的计算方法的又一二维坐标系图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供了一种叶片叶型外形几何的计算方法、装置及设备，用于解决现有叶型几何外形是以中弧线上的离散点为圆心，该离散点处厚度的一半为半径画圆，以该离散点处中弧线法线与圆的交点作为叶型上的一点，采用此方法设计的叶片叶型在前后缘位置处的精度较低的技术问题。

实施例一：

图1为本发明实施例所述的叶片叶型外形几何的计算方法的步骤流程图，图2为本发明实施例所述的叶片叶型外形几何的计算方法的二维坐标系图。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种叶片叶型外形几何的计算方法，基于叶片叶型的中弧线建立xy轴的二维坐标系，该叶片叶型外形几何的计算方法包括以下步骤：

S1.在叶片叶型的中弧线上设置n个离散点且在叶片叶型的前缘弧形上设置m₁个前缘离散点和后缘弧形上设置m₂个后缘离散点，设定叶型的最大圆心距离以及与每个离散点对应的厚度，并以离散点为圆心、对应离散点的厚度为直径作圆。

需要说明的是，在步骤S1中，主要是设定叶片叶型外形参数模块，如图2所示，第i个离散点的坐标记为

第i个厚度记为t_i，最大圆心距离记为ε。n个离散点的数字大小的顺序从前缘到后缘。在本实施例中，i∈n，n为大于0的自然数。

S2.基于相邻两个离散点i和离散点i+1之间的距离小于最大圆心距离，得到两圆相交的离散点i和离散点i+1。

需要说明的是，主要从n个离散点中筛选相邻两个离散点之间的距离是否满足小于最大圆心距离这个条件判断相邻两个离散点对应的圆是否存在两个相交点，若不满足，采用弧长插值方法增加插值离散点k替换离散点i+1。在本实施例中，当i<n时，计算n-1个任意相邻两个离散点i和离散点i+1之间的距离，判断每个距离是否小于最大圆心距离ε。若距离不小于最大圆心距离ε，采用弧长插值方法增加插值离散点k以及其对应的厚度t_k，直至离散点i与离散点k之间的圆心距小于最大圆心距离，得到两圆相交的离散点i和离散点k，其中离散点k位于离散点i和离散点i+1之间。若当i＝n时，通过弧长线性外插获取离散点k，离散点k需要满足的条件有：

式中，

为离散点k的坐标。

S3.根据离散点i和离散点i+1计算交点坐标，得到与离散点i对应的吸力面点和压力面点，同理，根据步骤S2和步骤S3得到与n个离散点对应的吸力面点和压力面点，对n个吸力面点和n个压力面点分别绘制成上弧线和下弧线。

图3为本发明实施例所述的叶片叶型外形几何的计算方法的另一二维坐标系图。

需要说明是，如图2所示，主要用于根据与离散点i、离散点i+1对应两个圆相交的相交点，且分别记为R_i和D_i。而离散点i记为O_i，离散点i+1记为O_k。之后根据R_iD_i之间的连线与O_iO_k之间的连线相交一个点，记为第一交点E_i，根据第一交点和相交点R_i分别作平行与二维坐标系x轴、y轴的两条直线，这两条直线相交一个点，记为第二交点F_i。最后根据第一交点E_i与第二交点F_i的连线E_iF_i，离散点i的坐标

离散点k的坐标

处理分析得到与相交点R_i、相交点D_i对应的交点坐标。在本实施例中，如图3所示，相交点R_i的坐标近似作为吸力面点的坐标，即是相交点R_i可以为吸力面点；同理，相交点F_i的坐标近似作为压力面点的坐标，即是相交点F_i可以为压力面点。最后对n个吸力面点和n个压力面点分别绘制成上弧线和下弧线。

图4为本发明实施例所述的叶片叶型外形几何的计算方法的又一二维坐标系图，图5为本发明实施例所述的叶片叶型外形几何的计算方法的又一二维坐标系图。

S4.基于中弧线的第1个离散点O₁、第1个吸力面点R₁、第1个压力面点D₁和中弧线的第n个离散点O_n、第n个吸力面点R_n、第n个压力面点D_n，计算得到前缘吸力夹角、前缘夹角、后缘吸力夹角和后缘夹角。

需要说明的是，步骤S2和步骤S3得到第1个吸力面点R₁、第1个压力面点D₁、第n个吸力面点R_n、第n个压力面点D_n以及离散点O₁和离散点O_n相关数据，可以得到前缘吸力夹角∠R₁O₁D₁、前缘夹角β、后缘吸力夹角∠R₁O₁D₁和后缘夹角γ。

S5.根据前缘夹角和前缘离散点的个数m₁计算，得到前缘弧形上相邻两个前缘离散点之间的第一夹角；后缘夹角和后缘离散点的个数m₂计算，得到后缘弧形上相邻两个后缘离散点之间的第二夹角。

需要说明的是，根据前缘吸力夹角∠R₁O₁D₁、前缘夹角β、后缘吸力夹角＜R₁O₁D₁、后缘夹角γ、前缘离散点的个数m₁和后缘离散点的个数m₂计算得到第一夹角α和第二夹角θ。在本实施例中，计算第一夹角的公式为：

计算第二夹角的公式为：

S6.根据第1个离散点O₁的坐标、第1个离散点O1的厚度、第一夹角和前缘吸力夹角计算得到第j个前缘离散点的坐标；根据第n个离散点O_n的坐标、第n个离散点O_n的厚度、第二夹角和后缘吸力夹角计算得到第j'个后缘离散点的坐标。

需要说明的是，主要是用于计算m₁个前缘离散点的坐标和m₂个后缘离散点的坐标。在本实施例中，如图4和图5所示，计算第j个前缘离散点的坐标的公式为：

式中，α为第一夹角，β为前缘夹角，∠R₁O₁D₁为前缘吸力夹角，

为第1个离散点O₁的坐标，

为第j个前缘离散点的坐标，t₁为第1个离散点O₁的厚度

计算第j'个后缘离散点的坐标的公式为：

式中，θ为第二夹角，γ为后缘夹角，∠R_nO_nD_n为后缘吸力夹角，

为第n个离散点O_n的坐标，

为第j'个前缘离散点的坐标，t_n为第n个离散点O_n的厚度。其中，j∈m₁，j'∈m₂，m₁、m₂均为大于0的自然数。

S7.根据步骤S6得到m₁个前缘离散点的坐标和m₂个后缘离散点的坐标并对m₁个前缘离散点坐标的点绘制成前缘弧线以及m₂个后缘离散点坐标的点绘制成后缘弧线，根据前缘弧线、上弧线、下弧线和后缘弧线得到叶片叶型的几何外形；

需要说明的是，如图4所示，将得到的前缘弧线、上弧线、下弧线和后缘弧线连接成封闭的图形，得到叶片叶型的几何外形形状。

本发明提供的一种叶片叶型外形几何的计算方法通过先得到上、下弧线的连接的吸力面点和压力面点，对前缘弧线和后缘弧线基于第1个离散点和第n个离散点逐一计算得到m₁个前缘离散点和m₂个后缘离散点的坐标位置，将m₁个前缘离散点坐标的点绘制成前缘弧线以及m₂个后缘离散点坐标的点绘制成后缘弧线，之后将得到的前缘弧线、上弧线、下弧线和后缘弧线连接成封闭的图形，得到叶片叶型的几何外形形状，该叶片叶型外形几何的计算方法得到的前缘弧线和后缘弧线精度高，解决了现有叶型几何外形是以中弧线上的离散点为圆心，该离散点处厚度的一半为半径画圆，以该离散点处中弧线法线与圆的交点作为叶型上的一点，采用此方法设计的叶片叶型在前后缘位置处的精度较低的技术问题。

如图3所示，在步骤S3中，根据离散点i和离散点i+1计算交点坐标，得到与离散点i对应的吸力面点和压力面点的步骤包括：

获取与两个离散点对应圆相交点坐标对应的第一相交点和第二相交点；

将第一相交点与第二相交点连线得到第一直线，将与第一相交点和第二相交点对应圆的圆心连线得到第二直线，第一直线与第二直线相交的点记为第一交点；

过第一交点作与二维坐标系x轴平行的第三直线，过第一相交点作与二维坐标系y轴平行的第四直线，第三直线与第四直线相交的点记为第二交点；

根据第一交点的坐标和第二交点的坐标计算，得到第一相交点的坐标和第二相交点坐标；

将第一相交点的坐标作为吸力面点的坐标，将第二相交点的坐标作为压力面点的坐标，即得到与离散点对应的吸力面点和压力面点。

需要说明的是，根据第一交点的坐标和第二交点的坐标计算，得到第一相交点的坐标和第二相交点坐标包括：

式中，

为第一相交点的坐标，

为第二相交点的坐标，

为第一交点的坐标，

为第二直线的斜率，t_i为第i个离散点O_i的厚度，

为第i个离散点O_i的坐标，

为第i+1个离散点O_i+1的坐标。在本实施例中，k＝i+1。

实施例二：

本发明实施例提供了一种叶片叶型外形几何的计算装置，基于叶片叶型的中弧线建立xy轴的二维坐标系，该计算装置包括：参数设置模块、离散点选取模块、弧线绘制模块、角度计算模块、夹角计算模块、前后缘点坐标获取模块和叶片叶型形成模块；

参数设置模块，用于在叶片叶型的中弧线上设置n个离散点且在叶片叶型的前缘弧形上设置m₁个前缘离散点和后缘弧形上设置m₂个后缘离散点，设定叶型的最大圆心距离以及与每个离散点对应的厚度，并以离散点为圆心、对应离散点的厚度为直径作圆；

离散点选取模块，用于基于相邻两个离散点i和离散点i+1之间的距离小于最大圆心距离，得到两圆相交的离散点i和离散点i+1；

弧线绘制模块，用于根据离散点i和离散点i+1计算交点坐标，得到与离散点i对应的吸力面点和压力面点，同理，根据参数设置模块和离散点选取模块得到与n个离散点对应的吸力面点和压力面点，对n个吸力面点和n个压力面点分别绘制成上弧线和下弧线；

角度计算模块，用于基于中弧线的第1个离散点O₁、第1个吸力面点R₁、第1个压力面点D₁和中弧线的第n个离散点O_n、第n个吸力面点R_n、第n个压力面点D_n，计算得到前缘吸力夹角、前缘夹角、后缘吸力夹角和后缘夹角；

夹角计算模块，用于根据前缘夹角和前缘离散点的个数m₁计算，得到前缘弧形上相邻两个前缘离散点之间的第一夹角；后缘夹角和后缘离散点的个数m₂计算，得到后缘弧形上相邻两个后缘离散点之间的第二夹角；

前后缘点坐标获取模块，用于根据第1个离散点O₁的坐标、第1个离散点O1的厚度、第一夹角和前缘吸力夹角计算得到第j个前缘离散点的坐标；根据第n个离散点O_n的坐标、第n个离散点O_n的厚度、第二夹角和后缘吸力夹角计算得到第j'个后缘离散点的坐标；

叶片叶型形成模块，用于根据前后缘点坐标获取模块得到m₁个前缘离散点的坐标和m₂个后缘离散点的坐标并对m₁个前缘离散点坐标的点绘制成前缘弧线以及m₂个后缘离散点坐标的点绘制成后缘弧线，根据前缘弧线、上弧线、下弧线和后缘弧线得到叶片叶型；

其中，i∈n，j∈m₁，j'∈m₂，n、m₁、m₂均为大于0的自然数。

在本发明的实施例中，离散点选取模块包括判断子模块和计算子模块；

判断子模块，用于根据i<n，计算n-1个任意相邻两个离散点i和离散点i+1之间的距离，并判断每个距离是否小于最大圆心距离；

计算子模块，用于根据判断子模块的距离小于最大圆心距离，得到两圆相交的离散点i和离散点i+1；或根据判断子模块的距离不小于最大圆心距离或者根据i＝n，采用弧长插值方法增加插值离散点k以及其对应的厚度，直至离散点i与离散点k之间的圆心距小于最大圆心距离，得到两圆相交的离散点i和离散点k；

其中，i+1＝k。

本发明实施例中，弧线绘制模块包括获取角度子模块、第一交点获取子模块、第二交点获取子模块、坐标计算子模块和面点获取子模块；

获取角度子模块，用于获取与两个离散点对应圆相交点坐标对应的第一相交点和第二相交点

第一交点获取子模块，用于将第一相交点与第二相交点连线得到第一直线，将与第一相交点和第二相交点对应圆的圆心连线得到第二直线，第一直线与第二直线相交的点记为第一交点；

第二交点获取子模块，用于过第一交点作与二维坐标系x轴平行的第三直线，过第一相交点作与二维坐标系y轴平行的第四直线，第三直线与第四直线相交的点记为第二交点；

坐标计算子模块，用于根据第一交点的坐标和第二交点的坐标计算，得到第一相交点的坐标和第二相交点坐标；

面点获取子模块，用于将第一相交点的坐标作为吸力面点的坐标，将第二相交点的坐标作为压力面点的坐标，即得到与离散点对应的吸力面点和压力面点。

需要说明的是，实施例二装置中的模块是对应于实施例一方法的步骤设置的，实施例一中已对叶片叶型外形几何的计算方法的步骤详细描述了，在此不再对实施例二装置中的模块详细描述。

实施例三：

本发明实施例提供了一种叶片叶型外形几何的计算设备，包括处理器以及存储器；

存储器，用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；

处理器，用于根据程序代码中的指令执行上述的叶片叶型外形几何的计算方法。

需要说明的是，处理器用于根据所程序代码中的指令执行上述的一种叶片叶型外形几何的计算方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S1至S4。或者，处理器执行计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图4所示单元10至50的功能。

示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器中，并由处理器执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在终端设备中的执行过程。

终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器可以是终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。存储器也可以是终端设备的外部存储设备，例如终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(SmartMedia Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器还可以既包括终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器用于存储计算机程序以及终端设备所需的其他程序和数据。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种叶片叶型外形几何的计算方法，其特征在于，基于叶片叶型的中弧线建立xy轴的二维坐标系，包括以下步骤：

S1.在叶片叶型的中弧线上设置n个离散点且在叶片叶型的前缘弧形上设置m₁个前缘离散点和后缘弧形上设置m₂个后缘离散点，设定叶型的最大圆心距离以及与每个所述离散点对应的厚度，并以所述离散点为圆心、对应离散点的厚度为直径作圆；

S2.基于相邻两个离散点i和离散点i+1之间的距离小于所述最大圆心距离，得到两圆相交的离散点i和离散点i+1；

S3.根据所述离散点i和所述离散点i+1计算交点坐标，得到与所述离散点i对应的吸力面点和压力面点，同理，根据步骤S2和步骤S3得到与n个离散点对应的吸力面点和压力面点，对n个吸力面点和n个压力面点分别绘制成上弧线和下弧线；

S4.基于所述中弧线的第1个离散点O₁、第1个吸力面点R₁、第1个压力面点D₁和所述中弧线的第n个离散点O_n、第n个吸力面点R_n、第n个压力面点D_n，计算得到前缘吸力夹角、前缘夹角、后缘吸力夹角和后缘夹角；

S5.根据所述前缘夹角和前缘离散点的个数m₁计算，得到前缘弧形上相邻两个所述前缘离散点之间的第一夹角；所述后缘夹角和后缘离散点的个数m₂计算，得到后缘弧形上相邻两个所述后缘离散点之间的第二夹角；

S6.根据第1个离散点O₁的坐标、第1个离散点O₁的厚度、所述第一夹角和所述前缘吸力夹角计算得到第j个前缘离散点的坐标；根据第n个离散点O_n的坐标、第n个离散点O_n的厚度、所述第二夹角和所述后缘吸力夹角计算得到第j'个后缘离散点的坐标；

S7.根据步骤S6得到m₁个前缘离散点的坐标和m₂个后缘离散点的坐标并对m₁个前缘离散点坐标的点绘制成前缘弧线以及m₂个后缘离散点坐标的点绘制成后缘弧线，根据所述前缘弧线、所述上弧线、所述下弧线和所述后缘弧线得到叶片叶型；

其中，i∈n，j∈m₁，j'∈m₂，n、m₁、m₂均为大于0的自然数。

2.根据权利要求1所述的叶片叶型外形几何的计算方法，其特征在于，在步骤S2中，基于相邻两个离散点i和离散点i+1之间的距离小于所述最大圆心距离，得到两圆相交的离散点i和离散点i+1之前还包括：

若i<n，计算n-1个任意相邻两个离散点i和离散点i+1之间的距离，判断每个所述距离是否小于所述最大圆心距离；

若是，得到两圆相交的离散点i和离散点i+1；

若否或当i＝n时，采用弧长插值方法增加插值离散点k以及其对应的厚度，直至离散点i与离散点k之间的圆心距小于所述最大圆心距离，得到两圆相交的离散点i和离散点k；

其中，i+1＝k。

3.根据权利要求1所述的叶片叶型外形几何的计算方法，其特征在于，在步骤S3中，根据所述离散点i和所述离散点i+1计算交点坐标，得到与所述离散点i对应的吸力面点和压力面点的步骤包括：

获取与两个离散点对应圆相交点坐标对应的第一相交点和第二相交点；

将所述第一相交点与所述第二相交点连线得到第一直线，将与所述第一相交点和所述第二相交点对应圆的圆心连线得到第二直线，所述第一直线与所述第二直线相交的点记为第一交点；

过所述第一交点作与二维坐标系x轴平行的第三直线，过所述第一相交点作与二维坐标系y轴平行的第四直线，所述第三直线与所述第四直线相交的点记为第二交点；

根据所述第一交点的坐标和所述第二交点的坐标计算，得到所述第一相交点的坐标和所述第二相交点坐标；

将所述第一相交点的坐标作为吸力面点的坐标，将所述第二相交点的坐标作为压力面点的坐标，即得到与离散点对应的吸力面点和压力面点。

4.根据权利要求3所述的叶片叶型外形几何的计算方法，其特征在于，根据所述第一交点的坐标和所述第二交点的坐标计算，得到所述第一相交点的坐标和所述第二相交点坐标包括：

式中，

为第一相交点的坐标，

为第二相交点的坐标，

为第一交点的坐标，

为第二直线的斜率，t_i为第i个离散点O_i的厚度，

为第i个离散点O_i的坐标，

为第i+1个离散点O_i+1的坐标。

5.根据权利要求1所述的叶片叶型外形几何的计算方法，其特征在于，在步骤S5和步骤S6中，根据第1个离散点O₁的坐标、第1个离散点O₁的厚度、所述第一夹角和所述前缘吸力夹角计算得到第j个前缘离散点的坐标包括：

式中，α为第一夹角，β为前缘夹角，∠R₁O₁D₁为前缘吸力夹角，

为第1个离散点O₁的坐标，

为第j个前缘离散点的坐标，t₁为第1个离散点O₁的厚度。

6.根据权利要求1所述的叶片叶型外形几何的计算方法，其特征在于，在步骤S5和步骤S6中，根据第n个离散点O_n的坐标、第n个离散点O_n的厚度、所述第二夹角和所述后缘吸力夹角计算得到第j'个后缘离散点的坐标包括：

式中，θ为第二夹角，γ为后缘夹角，∠R_nO_nD_n为后缘吸力夹角，

为第n个离散点O_n的坐标，

为第j'个前缘离散点的坐标，t_n为第n个离散点O_n的厚度。

7.一种叶片叶型外形几何的计算装置，其特征在于，基于叶片叶型的中弧线建立xy轴的二维坐标系，该计算装置包括：参数设置模块、离散点选取模块、弧线绘制模块、角度计算模块、夹角计算模块、前后缘点坐标获取模块和叶片叶型形成模块；

所述参数设置模块，用于在叶片叶型的中弧线上设置n个离散点且在叶片叶型的前缘弧形上设置m₁个前缘离散点和后缘弧形上设置m₂个后缘离散点，设定叶型的最大圆心距离以及与每个所述离散点对应的厚度，并以所述离散点为圆心、对应离散点的厚度为直径作圆；

所述离散点选取模块，用于基于相邻两个离散点i和离散点i+1之间的距离小于所述最大圆心距离，得到两圆相交的离散点i和离散点i+1；

所述弧线绘制模块，用于根据所述离散点i和所述离散点i+1计算交点坐标，得到与所述离散点i对应的吸力面点和压力面点，同理，根据所述参数设置模块和所述离散点选取模块得到与n个离散点对应的吸力面点和压力面点，对n个吸力面点和n个压力面点分别绘制成上弧线和下弧线；

所述角度计算模块，用于基于所述中弧线的第1个离散点O₁、第1个吸力面点R₁、第1个压力面点D₁和所述中弧线的第n个离散点O_n、第n个吸力面点R_n、第n个压力面点D_n，计算得到前缘吸力夹角、前缘夹角、后缘吸力夹角和后缘夹角；

所述夹角计算模块，用于根据所述前缘夹角和前缘离散点的个数m₁计算，得到前缘弧形上相邻两个所述前缘离散点之间的第一夹角；所述后缘夹角和后缘离散点的个数m₂计算，得到后缘弧形上相邻两个所述后缘离散点之间的第二夹角；

所述前后缘点坐标获取模块，用于根据第1个离散点O₁的坐标、第1个离散点O₁的厚度、所述第一夹角和所述前缘吸力夹角计算得到第j个前缘离散点的坐标；根据第n个离散点O_n的坐标、第n个离散点O_n的厚度、所述第二夹角和所述后缘吸力夹角计算得到第j'个后缘离散点的坐标；

所述叶片叶型形成模块，用于根据所述前后缘点坐标获取模块得到m₁个前缘离散点的坐标和m₂个后缘离散点的坐标并对m₁个前缘离散点坐标的点绘制成前缘弧线以及m₂个后缘离散点坐标的点绘制成后缘弧线，根据所述前缘弧线、所述上弧线、所述下弧线和所述后缘弧线得到叶片叶型；

其中，i∈n，j∈m₁，j'∈m₂，n、m₁、m₂均为大于0的自然数。

8.根据权利要求7所述的叶片叶型外形几何的计算装置，其特征在于，所述离散点选取模块包括判断子模块和计算子模块；

所述判断子模块，用于根据i<n，计算n-1个任意相邻两个离散点i和离散点i+1之间的距离，并判断每个所述距离是否小于所述最大圆心距离；

所述计算子模块，用于根据所述判断子模块的所述距离小于所述最大圆心距离，得到两圆相交的离散点i和离散点i+1；或根据所述判断子模块的所述距离不小于所述最大圆心距离或者根据i＝n，采用弧长插值方法增加插值离散点k以及其对应的厚度，直至离散点i与离散点k之间的圆心距小于所述最大圆心距离，得到两圆相交的离散点i和离散点k；

其中，i+1＝k。

9.根据权利要求7所述的叶片叶型外形几何的计算装置，其特征在于，所述弧线绘制模块包括获取角度子模块、第一交点获取子模块、第二交点获取子模块、坐标计算子模块和面点获取子模块；

所述获取角度子模块，用于获取与两个离散点对应圆相交点坐标对应的第一相交点和第二相交点；

所述第一交点获取子模块，用于将所述第一相交点与所述第二相交点连线得到第一直线，将与所述第一相交点和所述第二相交点对应圆的圆心连线得到第二直线，所述第一直线与所述第二直线相交的点记为第一交点；

所述第二交点获取子模块，用于过所述第一交点作与二维坐标系x轴平行的第三直线，过所述第一相交点作与二维坐标系y轴平行的第四直线，所述第三直线与所述第四直线相交的点记为第二交点；

所述坐标计算子模块，用于根据所述第一交点的坐标和所述第二交点的坐标计算，得到所述第一相交点的坐标和所述第二相交点坐标；

所述面点获取子模块，用于将所述第一相交点的坐标作为吸力面点的坐标，将所述第二相交点的坐标作为压力面点的坐标，即得到与离散点对应的吸力面点和压力面点。

10.一种叶片叶型外形几何的计算设备，其特征在于，包括处理器以及存储器；

所述存储器，用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器，用于根据所述程序代码中的指令执行如权利要求1-6任一项所述的叶片叶型外形几何的计算方法。

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