CN114417520A - 一种叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片及设计方法 - Google Patents

一种叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片及设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114417520A
CN114417520A CN202111567247.8A CN202111567247A CN114417520A CN 114417520 A CN114417520 A CN 114417520A CN 202111567247 A CN202111567247 A CN 202111567247A CN 114417520 A CN114417520 A CN 114417520A
Authority
CN
China
Prior art keywords
blade
coordinate
sawtooth
camber line
suction surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111567247.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114417520B (zh
Inventor
向康深
陈伟杰
连健欣
陶孟尧
乔渭阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN202111567247.8A priority Critical patent/CN114417520B/zh
Publication of CN114417520A publication Critical patent/CN114417520A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114417520B publication Critical patent/CN114417520B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/147—Construction, i.e. structural features, e.g. of weight-saving hollow blades
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明一种叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片及设计方法，属于叶轮机械噪声控制领域；叶片由具有不同弦长的叶片型线沿展向堆叠形成，构成的叶片尾缘为锯齿结构。首先基于基准叶片的压力面坐标数据、吸力面坐标数据和中弧线坐标数据求解压力面/吸力面厚度、压力面/吸力面斜率、中弧线上相邻两点之间的距离；然后确定锯齿的波谷位置和波峰位置，通过锯齿尾缘叶片中弧线相邻点之间的距离dnew和多项式函数F(x,y,z)求解锯齿尾缘叶型中弧线的坐标数据，然后求出变换后的叶型的压力面坐标和吸力面坐标；最后得到单个锯齿尾缘叶型的坐标数据，将各个展向叶型在展向堆叠即得到整个全三维锯齿尾缘叶片的坐标数据。本发明能够有效提升降噪效果。

Description

一种叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片及设计方法
技术领域
本发明属于叶轮机械噪声控制领域，具体涉及一种叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片及设计方法。
背景技术
借助于猫头鹰寂静飞行的启发，叶片的锯齿尾缘结构在航空发动机等领域得到大量研究。研究表明，锯齿结构改变了叶片尾缘压力脉动径向相位变化而有效降低了噪声量级。然而，目前锯齿尾缘叶片的降噪机理和降噪效果等研究工作主要以二维翼型、风扇等对象开展的，在涡轮上的应用仍然处于一片空白。此外，大多数锯齿尾缘结构是采用切割式或附加式等方法生成的，这些方法对于全三维弯掠变化大的叶轮机械三维叶片是不适用的。针对这一问题，为了后期研究锯齿结构对真实叶轮机械三维叶片的降噪效果，迫切需要一种适用于其结构特征的锯齿尾缘生成方法。本发明以航空发动机全三维涡轮叶片为对象，提出一种叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片设计方法，为后期开展锯齿尾缘对真实涡轮叶片气动噪声的降噪机理等研究工作奠定一定基础。
目前，在已申请专利中，涉及叶片锯齿尾缘结构设计方法的专利有《叶片、叶片锯齿尾缘及其制造方法》(申请号：201510818701.0)、《一种具有锯齿尾缘和锯齿尾缘的叶片设计方法》(申请号：201911068586.4)和《一种降低叶轮机宽频噪声的叶片尾缘构型及设计方法》(申请号：212110062881.X)。第一个和第三个专利采用的切割式生成锯齿结构方法，与本发明采用的锯齿生成方法不同。并且切割式方法会导致锯齿尾缘叶片的表面积相对于基准叶片减小很多，那么在后期研究降噪效果时，无法比较锯齿构型叶片与基准叶片的噪声大小。此外，该三个专利中的锯齿尾缘生成方法，普遍适用于二维对称翼型或结构径向变化程度小的叶片。而实际上，叶轮机械叶片不可能是完全对称的结构，反而在径向和弦向上弯扭变化程度很大，特别是对于涡轮叶片，这一点更是如此。因此，上述专利所涉及的方法在真实的叶轮机械三维叶片上的应用存在很大的局限性。而本发明提出的锯齿尾缘生成方法解决了该问题，可以用于生成弯扭变化大的叶轮机械三维叶片的锯齿结构。
发明内容
要解决的技术问题：
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片及设计方法，以原始基准叶片为对象，生成的锯齿尾缘叶片与基准叶片的弯扭程度相同，保证了在后期研究锯齿尾缘噪声控制效果时，选择了锯齿尾缘这单一变量，能够有效提升降噪效果。
本发明的技术方案是：一种叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片，其特征在于：所述叶片由具有不同弦长的叶片型线沿展向堆叠形成，构成的叶片尾缘为锯齿结构，保证各个展向位置的锯齿尾缘叶片的平均弦长和基准叶片的弦长一致。
一种叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片设计方法，其特征在于具体步骤如下：
步骤一：基于基准叶片，通过选定m个展向位置的叶型坐标数据得到压力面坐标数据和吸力面坐标数据，进而得到中弧线坐标数据；
步骤二：基于步骤一获得的叶型压力面坐标数据、吸力面坐标数据和中弧线坐标数据，在所有压力面、吸力面和中弧线上分别取M个坐标点；
步骤三：求解压力面/吸力面上每个点坐标与对应位置的中弧线上的点坐标之间的距离，即压力面/吸力面厚度D，公式如下：
Figure BDA0003422275010000021
其中，j表示第j个坐标点，j＝1为尾缘点；pi,j表示压力面/吸力面第j个坐标在笛卡尔坐标系中各个方向的分量；qi,j表示中弧线第j个坐标在笛卡尔坐标系中各个方向的分量；i表示空间坐标x，y，z三个方向；
步骤四：求解压力面/吸力面上每个点坐标与对应位置的中弧线上的点坐标之间的斜率，即压力面/吸力面斜率K，公式如下：
Figure BDA0003422275010000031
其中，j表示第j个坐标点。j＝1为尾缘点；px,j和py,j分别表示压力面/吸力面第j个坐标在x方向和y方向的大小；qx,j和qy,j分别表示中弧线上第j个坐标在x方向和y方向的大小；
步骤五：求解中弧线上相邻两点之间的距离d，公式如下：
Figure BDA0003422275010000032
步骤六：根据步骤一中的叶型数据确定差值系数t，得到更多叶型数据，插值系数定义如下：
Figure BDA0003422275010000033
其中，Span表示叶型所在展向高度；Rii表示第ii个初始叶型的展向高度；
步骤七：确定锯齿的波谷位置和波峰位置；
首先，将叶型上中弧线的点坐标拟合为多项式函数F(x,y,z)；然后，设定锯齿幅值A，以中弧线第一个点坐标即尾缘点坐标为圆心，A为半径确定一个圆；最后，求解该圆与多项式函数F(x,y,z)的交点，当交点本身位于初始中弧线上时，为锯齿的波谷位置，另一个交点为波峰位置；
步骤八：基于步骤七得到的锯齿波谷和波峰位置，通过锯齿尾缘叶片中弧线相邻点之间的距离dnew和多项式函数F(x,y,z)求解锯齿尾缘叶型中弧线的坐标数据；
步骤九：根据步骤八得到的锯齿尾缘叶型中弧线的坐标数据，及压力面/吸力面厚度和压力面/吸力面斜率，求出变换后的叶型的压力面坐标和吸力面坐标；
步骤十：将步骤九得到的压力面坐标和吸力面坐标组合，即得到单个锯齿尾缘叶型的坐标数据，将各个展向叶型在展向堆叠即得到整个全三维锯齿尾缘叶片的坐标数据。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤一中，根据实际叶片几何需要，选择m个不同展向位置的叶型坐标数据，并将其分为压力面坐标数据和吸力面坐标数据；基于压力面/吸力面坐标数据，得到各个叶型的中弧线坐标，然后对该中弧线坐标定义求解，得到中弧线坐标数据。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤二中，基于步骤一的坐标数据，通过ICEMCFD工具重新生成不同展向位置的压力面、吸力面和中弧线数据，并以尾缘-前缘方向保存数据。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤八中，锯齿尾缘叶片和基准叶片的d的取值满足以下关系式：
Figure BDA0003422275010000041
其中，dnew表示锯齿尾缘叶片各个叶型的中弧线相邻点的距离；dold表示基准叶片各个叶型的中弧线相邻点的距离；C(r)表示锯齿尾缘叶片各个叶型的中弧线长度；C表示基准叶片各个叶型的中弧线长度；
不同展向位置的叶型中弧线长度满足以下关系式：
Figure BDA0003422275010000042
或
Figure BDA0003422275010000043
本发明的进一步技术方案是：所述步骤八中，
Figure BDA0003422275010000044
本发明的进一步技术方案是：所述步骤九中，锯齿尾缘叶片和基准叶片的压力面/吸力面厚度、及压力面/吸力面斜率保持一致。
有益效果
本发明的有益效果在于：
(1)基于步骤一，该方法是以原始基准叶片为对象，从而保证了除尾缘部分以外，生成的锯齿尾缘叶片与基准叶片的弯扭程度相同，从而保证了在后期研究锯齿尾缘噪声控制效果时，选择了锯齿尾缘这单一变量，而不用考虑受叶片其他部分形状的影响；
(2)基于步骤二，该方法需要对原始基准叶型的坐标点按照压力面和吸力面分开，并改变坐标点数量，同时生成相同数量的中弧线坐标点，便于后期生成锯齿尾缘结构；
(3)基于步骤四和五，该方法控制了叶片锯齿尾缘结构变化前后沿中弧线坐标的厚度分布和对应点的斜率保持一致，以此为不变量进行步骤8的弦长变换；
(4)基于步骤六，该方法对叶片数据进行插值，插值系数为：
Figure BDA0003422275010000051
(5)基于步骤七，该方法需要对中弧线数据进行拟合，并将拟合曲线和以原始中弧线尾缘点为圆心，半径为锯齿幅值的圆的交点作为锯齿尾缘结构的尾缘点，两个交点分别为锯齿的波峰和波谷位置；
(6)基于步骤八，该方法在生成锯齿结构过程中，需要保证不同展向位置的叶片弦长满足以下关系式：
Figure BDA0003422275010000052
或
Figure BDA0003422275010000053
同时，为保证锯齿结构，
Figure BDA0003422275010000054
基于以上步骤，完成了生成涡轮叶片锯齿尾缘的过程，在生成锯齿尾缘结构的过程中，有效的控制了包括平均弦长在内的叶片其余结构和参数不发生变化。
该锯齿结构生成方法打破了传统方法只适用于二维翼型或结构径向变化小的叶片的局限性。针对工程实际的弯扭变化大的叶轮机械三维叶片，该方法可以有效的生成锯齿结构，并保证了锯齿尾缘叶片与基准叶片的表面积保持一致。以此为基础，使用者可以设计出具有不同周期和幅值的锯齿尾缘三维叶片，进而比较这些锯齿尾缘三维叶片相对于基准叶片取得的降噪效果，在最佳设计下，至少可达到3dB的降噪效果。
附图说明
图1：本发明一种叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片设计方法的流程示意图；
图2：GE E3低压涡轮末级静子叶片示意图；
图3：叶型数据示意图(吸力面、压力面和中弧线)；
图4：叶型数据参数生成示意图；
图5：锯齿尾缘叶片中弧线上尾缘点变换示意图；
图6：单周期内锯齿尾缘叶片示意图；
图7：GE E3低压涡轮末级锯齿尾缘静子叶片示意图；
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明涉及的叶轮机械锯齿尾缘叶片设计方法，以基准叶片为基础进行坐标变换，适用于但不局限于全三维叶片。为了说明该方法的适用性，在以下内容中，本发明以GEE3低压涡轮末级静子叶片为案例，说明该方法的具体实施方式。
根据图1的方法流程示意图，参见图2—图5，本发明包括以下技术方案：
1.基于基准叶片，根据实际叶片几何需要，选择m个不同展向位置的叶型坐标数据，并将其分为压力面坐标数据和吸力面坐标数据。基于压力面/吸力面坐标，可通过适当的方法得到各个叶型的中弧线坐标。该中弧线坐标可以通过定义求解，也可通过其它方法近似得到中弧线坐标数据。本案例中，m＝10。GE E3低压涡轮末级静子叶片示意图如图2所示。
2.通过ICEM CFD等工具重新生成不同展向位置的压力面、吸力面和中弧线数据，并以尾缘-前缘方向保存数据。保证所有压力面、吸力面和中弧线上的坐标点数均为M。M可根据实际叶片几何大小取值，不宜过大以节省后期坐标变换时间，也不宜过小避免后期锯齿尾缘生成效果出现不光滑的现象。本案例中，图3中显示了其中一个叶型的压力面/吸力面和中弧线数据示意图，其中M＝122。
3.求解压力面/吸力面上每个点坐标与对应位置的中弧线上的点坐标之间的距离，这里称为压力面/吸力面厚度D。理论上讲，压力面、吸力面和中弧线三者的前缘点、尾缘点坐标相同，因此，在这两点处的压力面/吸力面厚度均为0。D的含义如图4所示。
Figure BDA0003422275010000071
其中，j表示第j个坐标点；j＝1为尾缘点；i表示空间坐标x，y，z三个方向；
pi,j表示压力面/吸力面第j个坐标在笛卡尔坐标系中各个方向的分量；
qi,j表示中弧线第j个坐标在笛卡尔坐标系中各个方向的分量；
本案例中，j的最大值即为M＝122。
4.求解压力面/吸力面上每个点坐标与对应位置的中弧线上的点坐标之间的斜率，这里称为压力面/吸力面斜率K。理论上讲，压力面、吸力面和中弧线三者的前缘点、尾缘点相同，因此，在这两点处的压力面/吸力面斜率均为0。K的含义如图4所示。
Figure BDA0003422275010000072
其中，
j表示第j个坐标点；j＝1为尾缘点；
px,j和py,j分别表示压力面/吸力面第j个坐标在x方向和y方向的大小；
qx,j和qy,j分别表示中弧线上第j个坐标在x方向和y方向的大小；
求解中弧线上相邻两点之间的距离d。d的含义如图4所示。距离公式如下所示：
Figure BDA0003422275010000081
5.对于全三维叶片，步骤1中确定的叶型数m一般不足以生成锯齿结构。因此，基于原始m个不同展向位置的叶型坐标，确定插值系数t，生成更多的叶型数据，包括压力面/吸力面坐标、中弧线坐标、压力面/吸力面厚度、压力面/吸力面斜率和中弧线相邻点距离，用于后期锯齿尾缘的数据变换。插值系数定义如下所示：
Figure BDA0003422275010000082
其中，
Span表示叶型所在展向高度；
R1表示第ii个初始叶型的展向高度。
最终叶型数是根据个人实际需要的锯齿周期W和高度范围(ΔR＝R10-R1)来决定,不同展向高度的叶型之间的差值系数是不一样的。本案例中，R1＝367mm，R10＝592mm，w＝ΔR/32＝0.78125mm，其中32是个人选择决定的，这样的话，对于整个叶片，叶型数为ΔR/w+1＝289。
6.根据中弧线点坐标，将其拟合成多项式函数F(x,y,z)。根据个人选择，确定锯齿幅值A，以中弧线第一个点坐标即尾缘点坐标为圆心，A为半径确定一个圆，并求解处该圆与多项式函数F(x,y,z)的交点。当交点本身位于初始中弧线上时，为锯齿的波谷位置，另一个交点为波峰位置，均对应于相应叶型的尾缘点位置，如图5所示。本案例中，A＝2mm，此外，本例中，控制各个叶型的z坐标相同，因此，通过matlab自带多项式拟合函数polyfit(x,y,2)对289个叶型的数据进行二项式拟合，最终得到289个二项式函数。因数目较大，这里仅给出中径处叶型拟合得到的函数F(x,y,z)＝F(x,y)＝-0.0297x2+33.4749y2-9439.4。
7.针对某个展现位置的叶型，当其波峰或者波谷的点坐标确定之后，中弧线其它点的坐标根据中弧线相邻点之间的距离d和多项式函数F(x,y,z)依次求出。该步骤中，锯齿尾缘叶片和基准叶片的d的取值满足以下关系式：
Figure BDA0003422275010000091
其中，
dnew表示锯齿尾缘叶片各个叶型的中弧线相邻点的距离；
dold表示基准叶片各个叶型的中弧线相邻点的距离；
C(r)表示锯齿尾缘叶片各个叶型的中弧线长度；
C表示基准叶片各个叶型的中弧线长度；
在这个过程中，不同展向位置的叶型弦长满足以下关系式：
Figure BDA0003422275010000092
或
Figure BDA0003422275010000093
在实际操作中，本发明是为了生成锯齿尾缘结构，因此，
Figure BDA0003422275010000094
8.根据中弧线点坐标，压力面/吸力面厚度和压力面/吸力面斜率，求出变换后的叶型的压力面坐标和吸力面坐标。在该步骤中，锯齿尾缘叶片和基准叶片的压力面/吸力面厚度和压力面/吸力面斜率保持一致。
9.将压力面坐标和吸力面坐标组合即可得到单个叶型的坐标数据。单周期内，也就是单个锯齿内的叶型数为5，如图6所示。在本方法中，单周期锯齿内的叶型数为固定的。
10.将各个展向叶型在展向堆叠即可得到整个全三维锯齿尾缘叶片的坐标数据。最终生成的全三维锯齿尾缘叶片效果示意图如图7所示。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片，其特征在于：所述叶片由具有不同弦长的叶片型线沿展向堆叠形成，构成的叶片尾缘为锯齿结构，保证各个展向位置的锯齿尾缘叶片的平均弦长和基准叶片的弦长一致。
2.一种权利要求1所述叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片的设计方法，其特征在于具体步骤如下：
步骤一：基于基准叶片，通过选定m个展向位置的叶型坐标数据得到压力面坐标数据和吸力面坐标数据，进而得到中弧线坐标数据；
步骤二：基于步骤一获得的叶型压力面坐标数据、吸力面坐标数据和中弧线坐标数据，在所有压力面、吸力面和中弧线上分别取M个坐标点；
步骤三：求解压力面/吸力面上每个点坐标与对应位置的中弧线上的点坐标之间的距离，即压力面/吸力面厚度D，公式如下：
Figure FDA0003422273000000011
其中，j表示第j个坐标点，j＝1为尾缘点；pi,j表示压力面/吸力面第j个坐标在笛卡尔坐标系中各个方向的分量；qi,j表示中弧线第j个坐标在笛卡尔坐标系中各个方向的分量；i表示空间坐标x，y，z三个方向；
步骤四：求解压力面/吸力面上每个点坐标与对应位置的中弧线上的点坐标之间的斜率，即压力面/吸力面斜率K，公式如下：
Figure FDA0003422273000000012
其中，j表示第j个坐标点；j＝1为尾缘点；px,j和py,j分别表示压力面/吸力面第j个坐标在x方向和y方向的大小；qx,j和qy,j分别表示中弧线上第j个坐标在x方向和y方向的大小；
步骤五：求解中弧线上相邻两点之间的距离d，公式如下：
Figure FDA0003422273000000021
步骤六：根据步骤一中的叶型数据确定差值系数t，得到更多叶型数据，插值系数定义如下：
Figure FDA0003422273000000022
其中，Span表示叶型所在展向高度；Rii表示第ii个初始叶型的展向高度；
步骤七：确定锯齿的波谷位置和波峰位置；
首先，将叶型上中弧线的点坐标拟合为多项式函数F(x,y,z)；然后，设定锯齿幅值A，以中弧线第一个点坐标即尾缘点坐标为圆心，A为半径确定一个圆；最后，求解该圆与多项式函数F(x,y,z)的交点，当交点本身位于初始中弧线上时，为锯齿的波谷位置，另一个交点为波峰位置；
步骤八：基于步骤七得到的锯齿波谷和波峰位置，通过锯齿尾缘叶片中弧线相邻点之间的距离dnew和多项式函数F(x,y,z)求解锯齿尾缘叶型中弧线的坐标数据；
步骤九：根据步骤八得到的锯齿尾缘叶型中弧线的坐标数据，及压力面/吸力面厚度和压力面/吸力面斜率，求出变换后的叶型的压力面坐标和吸力面坐标；
步骤十：将步骤九得到的压力面坐标和吸力面坐标组合，即得到单个锯齿尾缘叶型的坐标数据，将各个展向叶型在展向堆叠即得到整个全三维锯齿尾缘叶片的坐标数据。
3.根据权利要求2所述叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片的设计方法，其特征在于：所述步骤一中，根据实际叶片几何需要，选择m个不同展向位置的叶型坐标数据，并将其分为压力面坐标数据和吸力面坐标数据；基于压力面/吸力面坐标数据，得到各个叶型的中弧线坐标，然后对该中弧线坐标定义求解，得到中弧线坐标数据。
4.根据权利要求2所述叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片的设计方法，其特征在于：所述步骤二中，基于步骤一的坐标数据，通过ICEM CFD工具重新生成不同展向位置的压力面、吸力面和中弧线数据，并以尾缘-前缘方向保存数据。
5.根据权利要求2所述叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片的设计方法，其特征在于：所述步骤八中，锯齿尾缘叶片和基准叶片的d的取值满足以下关系式：
Figure FDA0003422273000000031
其中，dnew表示锯齿尾缘叶片各个叶型的中弧线相邻点的距离；dold表示基准叶片各个叶型的中弧线相邻点的距离；C(r)表示锯齿尾缘叶片各个叶型的中弧线长度；C表示基准叶片各个叶型的中弧线长度；
不同展向位置的叶型中弧线长度满足以下关系式：
Figure FDA0003422273000000032
或
Figure FDA0003422273000000033
6.根据权利要求5所述叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片的设计方法，其特征在于：所述步骤八中，
Figure FDA0003422273000000034
7.根据权利要求2所述叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片的设计方法，其特征在于：所述步骤九中，锯齿尾缘叶片和基准叶片的压力面/吸力面厚度、及压力面/吸力面斜率保持一致。
CN202111567247.8A 2021-12-20 2021-12-20 一种叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片及设计方法 Active CN114417520B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111567247.8A CN114417520B (zh) 2021-12-20 2021-12-20 一种叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片及设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111567247.8A CN114417520B (zh) 2021-12-20 2021-12-20 一种叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片及设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114417520A true CN114417520A (zh) 2022-04-29
CN114417520B CN114417520B (zh) 2023-06-09

Family

ID=81266890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111567247.8A Active CN114417520B (zh) 2021-12-20 2021-12-20 一种叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片及设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114417520B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114738054A (zh) * 2022-05-20 2022-07-12 西北工业大学 一种航空发动机仿生学涡轮叶片设计方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190234373A1 (en) * 2016-06-20 2019-08-01 Lm Wind Power Us Technology Aps Wind turbine blade with tip end serrations
CN110593960A (zh) * 2019-09-19 2019-12-20 西安交通大学 一种可用于弯扭掠的轴流透平机械叶片参数化方法
CN110701100A (zh) * 2019-11-05 2020-01-17 大连理工大学 一种具有波浪前缘和锯齿尾缘的叶片设计方法
CN112855284A (zh) * 2021-01-18 2021-05-28 西北工业大学 一种低压涡轮静子叶片波浪前缘的构造方法
CN112855278A (zh) * 2021-01-18 2021-05-28 西北工业大学 一种降低叶轮机宽频噪声的叶片尾缘构型及设计方法
CN113153621A (zh) * 2021-04-28 2021-07-23 新疆大学 基于鸮翼生物特征的低噪声的仿生耦合风力机叶片
JP2021139316A (ja) * 2020-03-03 2021-09-16 株式会社酉島製作所 ターボ機械の羽根の設計方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190234373A1 (en) * 2016-06-20 2019-08-01 Lm Wind Power Us Technology Aps Wind turbine blade with tip end serrations
CN110593960A (zh) * 2019-09-19 2019-12-20 西安交通大学 一种可用于弯扭掠的轴流透平机械叶片参数化方法
CN110701100A (zh) * 2019-11-05 2020-01-17 大连理工大学 一种具有波浪前缘和锯齿尾缘的叶片设计方法
JP2021139316A (ja) * 2020-03-03 2021-09-16 株式会社酉島製作所 ターボ機械の羽根の設計方法
CN112855284A (zh) * 2021-01-18 2021-05-28 西北工业大学 一种低压涡轮静子叶片波浪前缘的构造方法
CN112855278A (zh) * 2021-01-18 2021-05-28 西北工业大学 一种降低叶轮机宽频噪声的叶片尾缘构型及设计方法
CN113153621A (zh) * 2021-04-28 2021-07-23 新疆大学 基于鸮翼生物特征的低噪声的仿生耦合风力机叶片

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEN WJ等: "Numerical investigation of Wavy Leading Edges on Rod-airfoil interaction Noise", 《ISI WEB OF SCIENCE》, no. 7 *
仝帆;乔渭阳;纪良;王良锋;许坤波;王勋年;: "尾缘锯齿降低叶栅噪声的数值模拟", 航空动力学报, vol. 31, no. 04 *
张学迅: "锯齿尾缘叶片空气动力特性的数值模拟研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》, vol. 2014, no. 1 *
陈伟杰: "基于仿生学原理的叶片气动噪声控制实验及数值研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技II辑》, vol. 2020, no. 2, pages 4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114738054A (zh) * 2022-05-20 2022-07-12 西北工业大学 一种航空发动机仿生学涡轮叶片设计方法
CN114738054B (zh) * 2022-05-20 2023-05-02 西北工业大学 一种航空发动机仿生学涡轮叶片设计方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114417520B (zh) 2023-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3029270B1 (en) Engine airfoils and methods for reducing airfoil flutter
JP5314851B2 (ja) 圧縮機の第２フェーズ用のロータブレード
Siddappaji et al. General capability of parametric 3d blade design tool for turbomachinery
US6755612B2 (en) Guide vane for a gas turbine engine
RU2632563C2 (ru) Задняя кромка роторной лопасти
CN105298924B (zh) 基于座头鲸鳍状肢的压气机仿生学静叶及其实现方法
JP4786077B2 (ja) タービン用静翼及びその製造方法
CN114738054B (zh) 一种航空发动机仿生学涡轮叶片设计方法
CN114417520B (zh) 一种叶轮机械全三维锯齿尾缘叶片及设计方法
Harvey et al. Some effects of non-axisymmetric end wall profiling on axial flow compressor aerodynamics: Part II—Multi-stage HPC CFD study
Hara et al. Predicting double-blade vertical axis wind turbine performance by a quadruple-multiple streamtube model
CN116611183A (zh) 航空发动机叶片模型重构方法
CN115994423A (zh) 基于Bezier曲线的跨音叶型设计方法及相关装置
CN114139306B (zh) 一种仿生椭圆型波浪前缘叶片及设计方法
CN111339609B (zh) 叶片及其厚度分布的构造方法、构造装置以及计算机可读存储介质
CN111079239B (zh) 一种仿生压气机叶栅造型方法
CN112861321B (zh) 一种对具有串列静子叶型的轴流压气机进行端壁造型的方法
CN105298912A (zh) 鼓包前缘进口导向器叶片
CN114547786A (zh) 一种考虑加工变形的弯扭薄壁叶片测点规划方法
Wang et al. Adjoint aerodynamic design optimization for blades in multi-stage turbomachines: part ii—validation and application
CN116186913A (zh) 一种全参数化泵喷推进器设计方法
CN114154379A (zh) 一种极地船舶螺旋桨强度计算方法
Ferry Virtual five-axis flank milling of jet engine impellers
Milli et al. Full-parametric design system to improve the stage efficiency of a high-fidelity HP turbine configuration
CN216406913U (zh) 轴流涡轮机及涡轮叶片

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant