CN113987974B - 一种导叶叶片参数的优化方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种导叶叶片参数的优化方法及装置，优化方法包括：获取初始导叶叶片参数；所述初始导叶叶片参数包括自由涡轮导叶径向分布的一组出口角；保持调整后燃气涡轮和自由涡轮功率在功率匹配的情况下，对自由涡轮导叶径向分布的一组出口角进行多次调整，获得一组出口角每次调整后对应的自由涡轮内部流动损失值；在多个自由涡轮内部流动损失值中，确定自由涡轮内部流动损失值最低时对应的自由涡轮导叶径向分布的一组出口角。本公开基于自由涡轮导叶出口角径向分布为设计变量，以自由涡轮内部流动损失为优化目标，对自由涡轮导叶进行优化改型设计，较好地弥补了涡轮级间功率匹配诱导产生的额外流动损失。
Description
技术领域
本公开属于导叶叶片技术领域，具体涉及一种导叶叶片参数的优化方法及装置。
背景技术
具有自由涡轮和燃气涡轮的动力设备的涡轮功率匹配通常是通过调节自由涡轮导叶通流面积实现的，而通流面积的改变会导致涡轮叶片气动损失大幅增加。而在调节自由涡轮导叶流通面积的过程中往往会引起导叶内部吸力面或压力面上局部区域的附面层发生分离流动，造成流动损失显著增大。所以需要对自由涡轮导叶进行优化改型设计，使自由涡轮导叶损失降低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本公开,通过以自由涡轮导叶的出口角径向分布为设计变量，以自由涡轮内部流动损失为优化目标，对自由涡轮导叶进行组合优化改型设计，较好地弥补了涡轮级间功率匹配诱导产生的额外流动损失的导叶叶片参数的优化方法。
第一方面，本公开提供一种导叶叶片参数的优化方法，用于具有燃气涡轮和自由涡轮的动力设备，所述优化方法包括：
获取初始导叶叶片参数；所述初始导叶叶片参数包括自由涡轮导叶径向分布的一组出口角；
保持调整后燃气涡轮和自由涡轮功率在功率匹配的情况下，对自由涡轮导叶径向分布的一组出口角进行多次调整，获得一组出口角每次调整后对应的自由涡轮内部流动损失值；
在多个自由涡轮内部流动损失值中，确定自由涡轮内部流动损失值最低时对应的自由涡轮导叶径向分布的一组出口角。
可选地，对自由涡轮导叶径向分布的一组出口角进行多次调整中，对于任一次调整，增大叶根和/或叶尖区域出口角时，减小叶中区域出口角，以使燃气涡轮和自由涡轮功率匹配值相比调整前在预设变化范围内。
可选地，对自由涡轮导叶径向分布的一组出口角进行多次调整中，对于任一次调整，减小叶根和/或叶尖区域出口角时，增大叶中区域出口角，以使燃气涡轮和自由涡轮功率匹配值相比调整前在预设变化范围内。
可选地，所述初始导叶叶片参数还包括：自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度；
每次对自由涡轮导叶径向分布的一组出口角进行调整时，还对自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度进行调整；
所述确定自由涡轮内部流动损失值最低时对应的自由涡轮导叶径向分布的一组出口角中，还确定自由涡轮内部流动损失值最低时对应的自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度。
可选地，调整后的自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度大于初始导叶叶片参数中自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度。
可选地，调整后的自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲角度大于初始导叶叶片参数中自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲角度。
可选地，所述对自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度进行调整，包括：
通过调整参数化的导叶叶片的积叠线，对自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度调整。
可选地，所述对自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度进行调整的前后，自由涡轮导叶叶中位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度相同；和/或，
所述对自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度进行调整的前后，自由涡轮导叶叶尖位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度相同。
可选地，所述优化方法在燃气涡轮和所述自由涡轮的功率匹配完成之后进行。
第二方面，本公开还提供一种导叶叶片参数的确定装置，包括：
获取模块，被配置为获取初始导叶叶片参数，所述初始导叶叶片参数包括自由涡轮导叶径向分布的一组出口角；
与获取模块连接的调整模块，被配置为保持燃气涡轮和自由涡轮功率匹配值在预设变化范围内，对自由涡轮导叶径向分布的一组出口角进行多次调整，获得一组出口角每次调整后对应的自由涡轮内部流动损失值；
与调整模块连接的确定模块，在多个自由涡轮内部流动损失值中，确定自由涡轮内部流动损失值最低时对应的自由涡轮导叶径向分布的一组出口角。
本公开，基于自由涡轮导叶出口角径向分布为设计变量，以自由涡轮内部流动损失为优化目标，对自由涡轮导叶进行优化改型设计。燃气涡轮气动效率几乎未发生变化，自由涡轮导叶气动损失能够降低10％，自由涡轮气动效率能够提升了1％，同时，整级涡轮气动效率能够提升了0.2％，较好地弥补了涡轮级间功率匹配诱导产生的额外流动损失。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是自由涡轮导叶出口角对燃气涡轮和自由涡轮级气动效率的影响；
图2是自由涡轮导叶出口角对自由涡轮转子和静子叶片内部流动损失的影响；
图3是自由涡轮导叶的静压分布云图，其中，图3a是自由涡轮导叶吸力面静压分布云图，图3b是自由涡轮导叶压力面静压分布云图；
图4是本公开中自由涡轮导叶不同叶型调整方案下的损失系数；
图5是本公开中叶片积叠线曲线参数化的示意图；
图6是本公开中50％弯高对应不同弯角下的自由涡轮导叶流动损失；
图7是本公开中50％弯高对应不同弯角下的自由涡轮导叶吸力面极限流线图；其中，图7a是无弯角下的自由涡轮导叶吸力面极限流线图，图7b是15°弯角下的自由涡轮导叶吸力面极限流线图，图7c是18°弯角下的自由涡轮导叶吸力面极限流线图；图7d是20°弯角下的自由涡轮导叶吸力面极限流线图，图7e是25°弯角下的自由涡轮导叶吸力面极限流线图；
图8是本公开中15°弯角对应不同弯高下的自由涡轮导叶损失；
图9是本公开中15°弯角对应不同弯高下的自由涡轮导叶吸力面极限流线图；其中，图9a是无弯高下的自由涡轮导叶吸力面极限流线图，图9b是30％弯高下的自由涡轮导叶吸力面极限流线图，图9c是40％弯高下的自由涡轮导叶吸力面极限流线图，图9d是50％弯高下的自由涡轮导叶吸力面极限流线图，图9e是70％弯高下的自由涡轮导叶吸力面极限流线图；
图10是本公开中导叶叶片参数的确定装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
参阅图1所示，是自由涡轮导叶出口角对燃气涡轮(Gas Turbine)和自由涡轮(Power Turbine)级气动效率的影响，基于燃气涡轮和自由涡轮功率匹配之后，对涡轮内部流动损失进行分析，通过调整导叶出口金属角进行功率匹配时，随着自由涡轮导叶出口金属角的减小，自由涡轮级效率下降幅度远大于燃气涡轮。
参阅图2所示，是自由涡轮导叶出口角对自由涡轮转子(rotor)和静子(stator)叶片内部流动损失的影响，可以看出随着自由涡轮导叶出口金属角的减小，导叶损失增加，而动叶损失减小。
因此，可以判断，燃气涡轮与自由涡轮功率匹配所造成的流动损失增大，主要发生在自由涡轮导叶叶片通道内部。
参阅图3所示，通过分析自由涡轮导叶内部的流动损失分布，可以发现，流动损失主要表现为叶片附面层损失。在自由涡轮导叶的压力面与吸力面均存在由上端壁指向下端壁的径向压力梯度，导致叶片表面出现径向二次流，引发二次流损失。
基于以上分析，本公开实施例提供的导叶叶片参数的确定方法及装置，针对叶片吸力面的压力梯度，采用叶根正弯的方式进行优化改型；针对叶片压力面的压力梯度，对叶片出口金属角的径向分布进行优化改型。
在本公开示例性的实施例中，基于针对叶片压力面的压力梯度，对叶片出口金属角的径向分布进行优化改型的思路，本公开的导叶叶片参数的确定方法，包括：
步骤100，获取初始导叶叶片参数；导叶叶片参数是自由涡轮的导叶叶片参数，可以包括自由涡轮导叶径向分布的一组入口金属角(一组入口角)，自由涡轮导叶径向分布的一组出口金属角(一组出口角)，叶根、叶中、叶尖的积叠线上的弯曲高度和弯曲角度，中弧线，中弧线对应的厚度分布等，这些参数共同定义了导叶叶片的形状。
步骤200，保持调整后燃气涡轮和自由涡轮功率在功率匹配的情况下，对自由涡轮导叶径向分布的一组出口角进行多次调整，获得一组出口角每次调整后对应的自由涡轮内部流动损失值；一组出口角标识了自由涡轮从叶根至叶尖位置的基元叶型的出口金属角的参数；每次调整的新的一组出口角均要继续保持燃气涡轮和自由涡轮功率的功率匹配，为了降低内部流动损失值的同时保持功率匹配。
例如，在一种初始导叶叶片参数下，自由涡轮内部流动损失示例性的为0.0996，也可以是其他导叶叶片参数下对应的初始自由涡轮内部流动损失值，重新调整当前导叶叶片参数中自由涡轮导叶径向分布的一组出口角后，自由涡轮内部流动损失值可能是0.0963，再重新调整当前导叶叶片参数中自由涡轮导叶径向分布的一组出口角后，自由涡轮内部流动损失值可能是0.0956；
其中，一组出口角的调节方法可以是随机调整，也可以依据自由涡轮内部流动损失值的变化进行调整，例如，叶根位置出口角调大以后，自由涡轮内部流动损失值降低，下一步可以继续调大叶根位置出口角；如果叶根位置出口角调大以后，自由涡轮内部流动损失值升高，下一步可以调小叶根位置出口角；
通过步骤200,最终会获得多组出口角及其对应的自由涡轮内部流动损失值；
步骤300，在多个自由涡轮内部流动损失值中，确定自由涡轮内部流动损失值最低时对应的自由涡轮导叶径向分布的一组出口角。
例如，可以获得5组、10组、15组或其他组数的出口角及其对应的自由涡轮内部流动损失值，在多组自由涡轮内部流动损失值中，查找最低的自由涡轮内部流动损失值，然后获得对应的一组径向分布的出口角，在其他参数不变的情况下，该组径向分布的出口角对应的自由涡轮，相比初始导叶叶片参数对应的自由涡轮，自由涡轮内部流动损失值降低，实现了涡轮级间功率匹配诱导损失的改型优化。
在一实施例中，步骤200中，对自由涡轮导叶径向分布的一组出口角进行多次调整中，
对于任一次调整，增大叶根和/或叶尖区域出口角时，减小叶中区域出口角，以使燃气涡轮和自由涡轮功率匹配值相比调整前在预设变化范围内；减小叶根和/或叶尖区域出口角时，增大叶中区域出口角，以使燃气涡轮和自由涡轮功率匹配值相比调整前在预设变化范围内。因为，增大出口角时，燃气涡轮功率下降，自由涡轮功率增加；减小出口角时，燃气涡轮功率增加，自由涡轮功率下降；不管是整体减小出口角还是增大出口角都会改变涡轮级间功率匹配；所以在调整径向分布的一组出口角时，为了保持涡轮级间功率匹配必须进行部分区域增大、部分区域减小。
在本实施例中，为了分析自由涡轮导叶叶型出口角径向分布的改型方案对叶片流动损失的影响，参阅表1所示。从改型1到改型3，通过降低叶根区域通流面积，以提高叶根附近的静压，从而减缓叶片压力面的径向压力梯度分布；通过降低叶尖区域的通流面积，从而降低叶尖区域流量，以达到减小端壁附面层损失的作用。
表1径向分布调整叶型出口金属角改型方案
参阅图4所示，分析上述三种改型方案对于自由涡轮导叶流动损失的影响，可以看出，随着叶根通流能力的下降，叶根区域静压增加，抵消部分径向压力梯度。随着叶根通流能力继续增加，叶根形成新的高压区，造成新的二次流损失。改型1的自由涡轮导叶气动损失降低了7.9％。对应的径向分布的一组出口角则为优化设计后的导叶叶片参数。
在另一实施例中，针对叶片吸力面的压力梯度，采用叶根正弯的方式进行优化改型；
步骤200中，每次对自由涡轮导叶径向分布的一组出口角进行调整时，还对自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度进行调整；所述确定自由涡轮内部流动损失值最低时对应的自由涡轮导叶径向分布的一组出口角中，还确定自由涡轮内部流动损失值最低时对应的自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度；
即步骤200中，是保持调整后燃气涡轮和自由涡轮功率在功率匹配的情况下，以自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度、弯曲角度和径向分布的一组出口角为变量进行调整。其中，调整积叠线的弯曲高度、弯曲角度是为了针对叶片吸力面的压力梯度进行改型；其中，调整径向分布的一组出口角，是针对叶片压力面的压力梯度，对叶片出口金属角的径向分布进行优化改型；
步骤300中，在多个自由涡轮内部流动损失值中，确定自由涡轮内部流动损失值最低时对应的自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度、弯曲角度和径向分布的一组出口角。
其中，调整自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度，可以通过调整参数化的导叶叶片的积叠线，对自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度调整。
具体参数化方法是：将自由涡轮导叶进行参数化拟合。示例性的将自由涡轮导叶沿展向划分为21个基元叶型截面，也可以划分为其他数量的基元叶型截面，划分数量越多，参数化越精确，但是计算量也越大。
参阅图5所示，每个基元叶型则采用中弧线叠加厚度分布的方式进行定义，最后再把各个基元叶型沿重心进行积叠，形成完整的导叶叶片。例如，采用Autoblade参数化软件针对各个基元叶型的中弧线和厚度分布采用贝塞尔曲线(Simple Bezier曲线)进行参数化，同时，积叠线采用贝塞尔-直线-贝塞尔曲线(Bezier-line-Bezier曲线)进行参数化拟合，从而实现对整个导叶叶片的几何参数化。又如，中弧线、厚度分布或积叠线还可以采用直线、圆弧、样条曲线中的一种或多种模拟出中弧线和厚度分布的参数化结果。
对于叶根正弯优化改型，本公开采用贝塞尔-直线-贝塞尔曲线(Bezier-line-Bezier曲线)对积叠线进行参数化，主要包括叶根位置的积叠线的弯曲角度α1、叶中位置的积叠线的弯曲角度α2和叶尖位置的积叠线的弯曲角度α3、叶根位置的积叠线的弯曲高度C1和叶尖位置的积叠线的弯曲高度C2，以及弯曲曲率控制点P1和P2。具体的，保持叶尖的弯曲高度C2、弯曲角度α2和α3不变，通过对叶根的弯曲高度C1与弯曲角度α1进行优化调控，来达到对叶片弯曲改型的效果。
通过调整参数化的导叶叶片的积叠线，对自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度C1和弯曲角度α1调整。
由于需要增大叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度才能对叶片进行优化；调整后的自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度大于初始导叶叶片参数中自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度；调整后的自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲角度大于初始导叶叶片参数中自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲角度。
由于自由涡轮导叶叶中位置和叶尖位置的参数调整对功率优化影响较小为了防止对自由涡轮导叶较多位置优化改型造成修改困难，也防止优化改型对动力损失的产生更大的影响，所述对自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度进行调整的前后，自由涡轮导叶叶中位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度相同；和/或，所述对自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度进行调整的前后，自由涡轮导叶叶尖位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度相同。
例如，参阅图6、图7所示，当叶片弯高处于50％状态不变，弯角从0°逐渐增加到25°时，自由涡轮导叶损失从0.0996下降为0.0963，损失下降了3.3％，同时，自由涡轮导叶径向流动分离随着弯角的增大明显减弱；
参阅图8、图9所示，当叶片弯角处于15°不变，弯高从0％逐渐增加到70％时，自由涡轮导叶损失从0.0996下降为0.0956，损失下降了4％，同时，自由涡轮导叶径向流动分离随着弯高增大明显减弱；
优化方法在燃气涡轮和所述自由涡轮的功率匹配完成之后进行。也可以单独进行实施，也不影响本公开的实施。
参阅图10所示，本公开还提供一种导叶叶片参数的确定装置，包括：
获取模块1，被配置为获取初始导叶叶片参数，所述初始导叶叶片参数包括自由涡轮导叶径向分布的一组出口角；
与获取模块1连接的调整模块2，被配置为保持燃气涡轮和自由涡轮功率匹配值在预设变化范围内，对自由涡轮导叶径向分布的一组出口角进行多次调整，获得一组出口角每次调整后对应的自由涡轮内部流动损失值；
与调整模块2连接的确定模块3，在多个自由涡轮内部流动损失值中，确定自由涡轮内部流动损失值最低时对应的自由涡轮导叶径向分布的一组出口角。
本公开实施例还提供了一种导叶叶片参数的确定装置，用于确定导叶叶片参数，该装置包括处理器和存储器。其中，存储器中存储有适于处理器执行的计算机程序指令。当该计算机程序指令被处理器运行时，处理器执行上述任一实施例提供的导叶叶片参数的确定方法。
需要说明的是，上述实施例中提供的导叶叶片参数的确定装置在用来确定导叶叶片参数时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构或程序划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的导叶叶片参数的确定方法与导叶叶片参数的确定装置实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令由用户设备的处理器执行时，使得用户设备执行上述任一实施例公开的方法。
本公开任一实施例提供的计算机可读存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
本公开实施例还提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有适于所述处理器执行的计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述处理器运行时执行上述任一实施例公开的方法。
本公开任一实施例提供的电子设备可以是手机、电脑、平板电脑、服务器、网络设备等，或者也可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read OnlyMemory)、磁碟或者光盘等。
举例来说，该电子设备可以包括：处理器、存储器、输入/输出接口、通信接口和总线。其中处理器、存储器、输入/输出接口和通信接口通过总线实现彼此之间在设备内部的通信连接。
处理器可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。
存储器可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器中，并由处理器来调用执行。
输入/输出接口用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
通信接口用于连接通信模块，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。
总线包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器、存储器、输入/输出接口和通信接口)之间传输信息。
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器、存储器、输入/输出接口、通信接口以及总线，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含全部所述组件。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本说明书实施例可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本说明书实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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)执行本说明书实施例各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
上述实施例阐明的系统、方法、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机，计算机的具体形式可以是个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件收发设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任意几种设备的组合。
本公开中的方法或者装置，可以基于自由涡轮导叶的弯曲高度、弯曲角度和出口角径向分布为设计变量，以自由涡轮内部流动损失为优化目标，对自由涡轮导叶进行组合优化改型设计。经过自由涡轮导叶组合优化改型设计，燃气涡轮气动效率几乎未发生变化，自由涡轮导叶气动损失降低了10％，自由涡轮气动效率提升了1％，同时，整级涡轮气动效率提升了0.2％，较好地弥补了涡轮级间功率匹配诱导产生的额外流动损失。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。
Claims (10)
1.一种导叶叶片参数的优化方法，其特征在于，用于具有燃气涡轮和自由涡轮的动力设备，所述优化方法包括：
获取初始导叶叶片参数；所述初始导叶叶片参数包括自由涡轮导叶径向分布的一组出口角；
保持调整后燃气涡轮和自由涡轮功率在功率匹配的情况下，对自由涡轮导叶径向分布的一组出口角进行多次调整，获得一组出口角每次调整后对应的自由涡轮内部流动损失值；所述对自由涡轮导叶径向分布的一组出口角进行多次调整，包括对自由涡轮导叶径向分布的一组出口角进行随机调整或依据自由涡轮内部流动损失值的变化进行调整；
在多个自由涡轮内部流动损失值中，确定自由涡轮内部流动损失值最低时对应的自由涡轮导叶径向分布的一组出口角。
2.如权利要求1所述的导叶叶片参数的优化方法，其特征在于，对自由涡轮导叶径向分布的一组出口角进行多次调整中，对于任一次调整，增大叶根和/或叶尖区域出口角时，减小叶中区域出口角，以使燃气涡轮和自由涡轮功率匹配值相比调整前在预设变化范围内。
3.如权利要求1所述的导叶叶片参数的优化方法，其特征在于，对自由涡轮导叶径向分布的一组出口角进行多次调整中，对于任一次调整，减小叶根和/或叶尖区域出口角时，增大叶中区域出口角，以使燃气涡轮和自由涡轮功率匹配值相比调整前在预设变化范围内。
4.如权利要求1所述的导叶叶片参数的优化方法，其特征在于，所述初始导叶叶片参数还包括：自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度；
每次对自由涡轮导叶径向分布的一组出口角进行调整时，还对自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度进行调整；
所述确定自由涡轮内部流动损失值最低时对应的自由涡轮导叶径向分布的一组出口角中，还确定自由涡轮内部流动损失值最低时对应的自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度。
5.如权利要求4所述的导叶叶片参数的优化方法，其特征在于，
调整后的自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度大于初始导叶叶片参数中自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度。
6.如权利要求4所述的导叶叶片参数的优化方法，其特征在于，
调整后的自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲角度大于初始导叶叶片参数中自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲角度。
7.如权利要求4所述的导叶叶片参数的优化方法，其特征在于，所述对自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度进行调整，包括：
通过调整参数化的导叶叶片的积叠线，对自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度调整。
8.如权利要求4所述的导叶叶片参数的优化方法，其特征在于，
所述对自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度进行调整的前后，自由涡轮导叶叶中位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度相同；和/或，
所述对自由涡轮导叶叶根位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度进行调整的前后，自由涡轮导叶叶尖位置的积叠线的弯曲高度和弯曲角度相同。
9.如权利要求1所述的导叶叶片参数的优化方法，其特征在于，所述优化方法在燃气涡轮和所述自由涡轮的功率匹配完成之后进行。
10.一种导叶叶片参数的确定装置，其特征在于，包括：
获取模块，被配置为获取初始导叶叶片参数，所述初始导叶叶片参数包括自由涡轮导叶径向分布的一组出口角；
与获取模块连接的调整模块，被配置为保持燃气涡轮和自由涡轮功率匹配值在预设变化范围内，对自由涡轮导叶径向分布的一组出口角进行多次调整，获得一组出口角每次调整后对应的自由涡轮内部流动损失值；所述对自由涡轮导叶径向分布的一组出口角进行多次调整，包括对自由涡轮导叶径向分布的一组出口角进行随机调整或依据自由涡轮内部流动损失值的变化进行调整；
与调整模块连接的确定模块，在多个自由涡轮内部流动损失值中，确定自由涡轮内部流动损失值最低时对应的自由涡轮导叶径向分布的一组出口角。
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| CN113987974A CN113987974A (zh) | 2022-01-28 |
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN1155630A (zh) * | 1995-09-08 | 1997-07-30 | 株式会社荏原制作所 | 具有可变角流体导叶的涡轮机械 |
| JP2014163367A (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-08 | Hitachi Ltd | 軸流タービンの動翼列、および軸流タービン |
| CN111894681A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-11-06 | 长江大学 | 一种高速涡轮钻具的涡轮叶片参数化造型设计方法 |
-
2021
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| CN111894681A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-11-06 | 长江大学 | 一种高速涡轮钻具的涡轮叶片参数化造型设计方法 |
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| CN113987974A (zh) | 2022-01-28 |
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