CN117171923B - 一种叶片的设计方法、装置、设备及计算机存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开实施例公开了一种叶片的设计方法、装置、设备及计算机存储介质，所述设计方法包括：基于一维设计数据，设计得到直纹面叶片；根据沿流向设置在弓形叶片的每个展向高度位置上的流向控制点，确定弓形叶片的所有展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲位置沿流向的分布；根据弓形叶片的每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量，确定弓形叶片的所有展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲位置沿对应的展向高度位置的分布；基于直纹面叶片、所有展向弓形形状的弯曲位置沿流向的分布以及所有展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布，设计得到弓形叶片。

Description

一种叶片的设计方法、装置、设备及计算机存储介质

技术领域

本公开实施例涉及叶片设计技术领域，尤其涉及一种叶片的设计方法、装置、设备及计算机存储介质。

背景技术

叶轮作为离心压缩机中的重要组成部件，起着对气体做功使气体获得能量的作用，进而达到压缩气体的目的。叶轮的结构决定了离心压缩机的性能以及工况范围。随着工业的发展，离心压缩机逐渐向压缩比高、工作效率高以及工况范围宽的方向发展。常规的直纹面叶轮已无法满足上述诸多的性能要求。

相关技术中在轴流压缩机的设计过程中利用弯掠技术能够增加叶轮中叶片的设计自由度，以有效地提升轴流压缩机的性能，改善轴流压缩机中叶轮的流道中流场的稳定性并且增加了失速裕度。

但是，有关叶片的弯掠技术的相关研究主要集中在轴流压缩机的领域，在离心压缩机的领域中关于弯掠技术的相关研究很少。在一些相关技术中主要是以涡轮设计软件NREC为工具，研究了叶片的12种前缘的改型方案和4种尾缘的改型方案，用于分析离心压缩机中叶轮的性能和叶片内部的流场变化。但是，在上述相关技术中叶片的弯曲形状与弯曲位置沿流向的分布和弯曲量沿流向的分布有关。从叶片的进口至叶片的出口，当叶片的弯曲形状的弯曲位置和弯曲量确定后，叶片的弯曲形状无法再进行改变。此外，上述所有的改型方案均需要在全三维流场阶段进行计算分析对比，计算耗费时间长导致叶片的设计定型周期延长。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例期望提供一种叶片的设计方法、装置、设备及计算机存储介质；能够快速确定弓形叶片的弓形形状，缩短弓形叶片的设计周期。

本公开实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面，本公开实施例提供了一种叶片的设计方法，所述设计方法包括：

基于一维设计数据，设计得到直纹面叶片；

根据沿流向设置在弓形叶片的每个展向高度位置上的流向控制点，确定所述弓形叶片的所有展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲位置沿所述流向的分布；

根据所述弓形叶片的每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量，确定所述弓形叶片的所有展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布；

基于所述直纹面叶片、所述所有展向弓形形状的弯曲位置沿所述流向的分布以及所述所有展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布，设计得到所述弓形叶片。

第二方面，本公开实施例提供了一种叶片的设计装置，所述设计装置包括：第一设计部，第一确定部，第二确定部以及第二设计部；其中，

所述第一设计部被配置为：基于一维设计数据，设计得到直纹面叶片；

所述第一确定部被配置为：根据沿流向设置在弓形叶片的每个展向高度位置上的流向控制点，确定所述弓形叶片的所有展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲位置沿所述流向的分布；

所述第二确定部被配置为：根据所述弓形叶片的每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量，确定所述弓形叶片的展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布；

所述第二设计部被配置为：基于所述直纹面叶片、所述所有展向弓形形状的弯曲位置沿所述流向的分布以及所述所有展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布，设计得到所述弓形叶片。

第三方面，本公开实施例提供了一种计算设备，所述计算设备包括：通信接口，存储器和处理器；各个组件通过总线系统耦合在一起；其中，

所述通信接口，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；

所述存储器，用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序；

所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行根据第一方面所述的叶片的设计方法的步骤。

第四方面，本公开实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有叶片的设计程序，所述叶片的设计程序被至少一个处理器执行时实现根据第一方面所述的叶片的设计方法的步骤。

本公开实施例提供了一种叶片的设计方法、装置、设备及计算机存储介质；通过一维设计数据获得了直纹面叶片后，再根据沿流向设置在弓形叶片的每个展向高度位置上的流向控制点确定弓形叶片中每个展向弓形形状的弯曲位置沿流向的分布。并根据弓形叶片的每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量，确定所述弓形叶片的所有展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布，进而能够基于直纹面叶片、所有展向弓形形状的弯曲位置沿流向的分布以及所有展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布获得弓形叶片。通过本公开实施例提供的技术方案能够快速设计弓形叶片的形状，缩短了弓形叶片的设计周期。

附图说明

图1为相关技术中的直纹面叶轮的结构示意图。

图2为图1示出的直纹面叶轮的叶片结构示意图。

图3为相关技术中的弓形叶片的结构示意图。

图4为本公开实施例提供的一种叶片的设计方法流程示意图。

图5为本公开实施例提供的弓形叶片的弯曲位置及弯曲量的示意图。

图6为本公开实施例提供的子午面的轮廓曲线示意图。

图7为本公开实施例提供的第一安装角分布曲线与第二安装角分布曲线示意图。

图8为本公开实施例提供的第一厚度分布曲线与第二厚度分布曲线示意图。

图9为本公开实施例提供的直纹面叶片的结构示意图。

图10为本公开实施例提供的不同的展向弓形形状曲线示意图。

图11为本公开实施例提供的弓形叶片的结构示意图。

图12为本公开实施例提供的不同流线的相对速度分布示意图。

图13为本公开实施例提供的叶栅载荷沿子午向分布的示意图。

图14为本公开实施例提供的弓形叶片从轮毂至轮盖的多条流线示意图。

图15为本公开实施例提供的一种叶片的设计装置组成示意图。

图16为本公开实施例提供的一种计算设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1，其示出了一些相关技术中离心压缩机中的直纹面叶轮1的结构示意图。其中，10表示直纹面叶轮1的轮毂；20表示直纹面叶轮1中叶片的压力面；30表示直纹面叶轮1中叶片的吸力面；40表示压力面20与吸力面30之间的包覆面。可以理解地，压力面20与吸力面30及包覆面40构成了直纹面叶轮1中的叶片（以下称为“直纹面叶片”）。

在一些示例中，直纹面叶轮1的特点是具有周向和轴向的扭曲，如图2所示，直纹面叶片的曲面仅由分别与轮毂和轮盖相交的轮毂侧流线21和轮盖侧流线22确定，并且直纹面叶片的控制线23为直线段。直纹面叶片的曲面由多条直线段组合得到。可以理解地，在直纹面叶片的设计过程中，利用叶顶的截面形状和叶根的截面形状进行放样处理即可确定直纹面叶片的形状，且放样处理的引导线为直线段。

由于直纹面叶片的控制线23采用直线段，因此在直纹面叶片的进口位置会存在流动分离以产生分离损失，进而造成直纹面叶轮1的工作效率无法得到提升。在一些示例中，如图3所示，由于弓形叶片（也称为“弯叶片”）的控制线呈弓形形状（如图3中的箭头A所指的位置），因此弓形叶片能够降低叶顶的载荷，且能够沿弓形叶片的展向方向对弓形叶片的载荷和弓形叶片中的流体流量进行再分配，进而控制弓形叶片中的低速流体微团的输运，减少了弓形叶片的叶栅中除主流方向之外的流动所造成的损失（也称为“二次流损失”）。

此外，如图3所示，在弓形叶片的设计过程中，弓形叶片的叶顶和弓形叶片的叶根之间的截面会沿周向发生平移，并且放样处理的引导线呈弓形形状，因此弓形叶片的设计与弓形叶片的展向弓形形状和展向弓形形状的弯曲位置有关。

基于上述阐述，参见图4，其示出了本公开实施例提供的一种叶片的设计方法，该设计方法具体包括以下步骤。

在步骤S401中，基于一维设计数据，设计得到直纹面叶片。

在一些示例中，上述的一维设计数据包括：直纹面叶片的进口的半径数据，直纹面叶片的出口的半径数据、直纹面叶片的出口的宽度数据、直纹面叶片的进口的安装角，直纹面叶片的出口的安装角，离心叶轮的出口的落后角数据、直纹面叶片的转速、离心叶轮的进口的叶根的相对速度、离心叶轮的进口的叶顶的相对速度，离心叶轮的出口的线速度以及离心叶轮的进口的周向速度。

在步骤S402中，根据沿流向设置在弓形叶片的每个展向高度位置上的流向控制点，确定上述弓形叶片的所有展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲位置沿上述流向的分布。

在一些示例中，上述的流向指的是流体从叶片的叶根至叶片的叶顶的方向。

在一些示例中，上述的弯曲位置指的是叶片中沿上述流向发生弯曲的部位，如图5中的B处。

在步骤S403中，根据上述弓形叶片的每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量，确定上述弓形叶片的所有展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布。

在一些示例中，上述的弯曲量指的是弓形叶片中沿上述展向高度位置发生弯曲的部位的弯曲程度的变化量，例如图5中的B位置处的弯曲程度。在具体实施过程中，设定弓形叶片上的B位置处与直纹面叶片上的C位置处相对应，根据B位置处与C位置处之间的周向偏移量（图中的D所指的线段的长度）能够获得。可以理解地，在本公开实施例中上述的周向偏移量指的是直纹面叶片上的例如C位置处与弓形叶片上对应的例如B位置处之间的弧长。

此外，在一些示例中，上述的每个展向弓形形状与上述的每个展向高度位置对应。

在步骤S404中，基于上述直纹面叶片、上述所有展向弓形形状的弯曲位置沿上述流向的分布以及上述所有展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布，设计得到上述弓形叶片。

在步骤S402至步骤S404中的弓形叶片指的是本公开实施例所要设计得到的目标弓形叶片。步骤S402中的弓形叶片中每个展向弓形形状的弯曲位置沿上述流向的分布以及和步骤S403中的每个展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布为本公开实施例所要计算得到的期望参数，以期望基于步骤S401设计得到的直纹面叶片，利用上述的期望参数获得最终的目标弓形叶片。

对于图4所示的技术方案，通过一维设计数据获得了直纹面叶片后，再根据沿流向设置在弓形叶片的每个展向高度位置上的流向控制点确定弓形叶片中每个展向弓形形状的弯曲位置沿流向的分布。并根据弓形叶片的每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量，确定上述弓形叶片的所有展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布，进而能够基于直纹面叶片、所有展向弓形形状的弯曲位置沿流向的分布以及所有展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布获得弓形叶片。通过本公开实施例提供的技术方案能够快速设计弓形叶片的形状，缩短了弓形叶片的设计周期。

对于图4所示的技术方案，在一些可能的实施方式中，上述基于一维设计数据，设计得到直纹面叶片，包括：

基于上述一维设计数据，获得上述直纹面叶片上的叶根位置的中弧线上的第一安装角分布曲线与第一厚度分布曲线，上述直纹面叶片上的叶顶位置的中弧线上的第二安装角分布曲线与第二厚度分布曲线，以及上述直纹面叶片的子午面的轮廓曲线；

利用流线曲率法分别对上述第一安装角分布曲线、上述第一厚度分布曲线、上述第二安装角分布曲线、上述第二厚度分布曲线以及上述子午面的轮廓曲线进行优化；

基于优化后的上述第一安装角分布曲线，上述第一厚度分布曲线、上述第二安装角分布曲线、上述第二厚度分布曲线以及上述子午面的轮廓曲线，确定上述直纹面叶片。

在具体实施过程中，直纹面叶片上的叶根位置的中弧线上的第一安装角分布曲线与第一厚度分布曲线，上述直纹面叶片上的叶顶位置的中弧线上的第二安装角分布曲线与第二厚度分布曲线以及直纹面叶片的子午面的轮廓曲线会影响直纹面叶片上的叶根位置与直纹面叶片上的叶顶位置的相对速度分布及载荷分布，因此在直纹面叶片的设计过程中期望利用流线曲率法能够使得直纹面叶片的进口与直纹面叶片的出口之间的相对速度平滑地变化以及直纹面叶片的叶顶位置的后半段的相对速度平缓地减速，以避免在直纹面叶片中出现大面积的流动分离。此外，在设计过程中，利用流线曲率法能够使得直纹面叶片的最大载荷尽可能地位于直纹面叶片的中部位置以避免直纹面叶片的后半段的载荷过大，以减少直纹面叶片的后半段的二次流强度。

在本公开实施例中，在一些示例中，利用流线曲率法优化上述第一安装角分布曲线，上述第一厚度分布曲线，上述第二安装角分布曲线，上述第二厚度分布曲线以及上述子午面的轮廓曲线的过程中，上述的子午面的轮廓曲线可选5阶的贝塞尔曲线进行拟合得到，具体如图6所示。其中，图6中的阴影部分Ⅰ表示叶片，图6中的阴影部分Ⅱ表示轮盘。黑色圆形和黑色正方形均表示的是贝塞尔曲线的控制点，其中，黑色圆形用于控制拟合子午面的轮盖线，黑色正方形用于控制拟合子午面的轮毂线。上述的第一安装角分布曲线与上述的第二安装角分布曲线可选4阶以上的贝塞尔曲线进行拟合得到，具体如图7所示。其中，图7中的虚线表示在流向上直纹面叶片上叶根位置的第一安装角分布曲线示意图，在具体实施过程中上述的虚线是大致根据图7中的虚线正方形所示的离散点拟合得到。图7中的实线表示在流向上直纹面叶片上叶顶位置的第二安装角分布曲线示意图，在具体实施过程中上述的实线是大致根据图7中的实线正方形所示的离散点拟合得到。需要说明的是，图7中示出的第一安装角分布曲线与第二安装角分布曲线均是基于直纹面叶片的出口倾角为25deg的条件下获得的，其中，上述的出口倾角指的是直纹面叶片的出口处与准正交线的夹角。上述的第一厚度分布曲线与上述的第二厚度分布曲线可选4阶贝塞尔曲线进行拟合得到，具体如图8所示。其中，图8中的虚线表示在流向上直纹面叶片上的叶根位置的第一厚度分布曲线示意图，在具体实施过程中上述的虚线是大致根据图8中的虚线正方形所示的离散点拟合得到。图8中的实线表示在流向上直纹面叶片上的叶顶位置的第二厚度分布曲线示意图，在具体实施过程中上述的实线是大致根据图8中的实线正方形所示的离散点拟合得到。

参见图9，其示出了本公开实施例设计得到的直纹面叶片的结构示意图。当确定了直纹面叶片后，采用流线曲线率法对上述的直纹面叶片的S2流面进行气动性能分析。当直纹面叶片的S2流面中的每条流线所对应的相对速度分布曲线和载荷分布曲线满足设定的要求时，确定基于上述的直纹面叶片设计弓形叶片的形状。

对于图4所示的技术方案，在一些可能的实施方式中，上述根据沿流向设置在弓形叶片的每个展向高度位置上的流向控制点，确定上述弓形叶片的所有展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲位置沿上述流向的分布，包括：

沿上述流向在上述弓形叶片的每个展向高度位置上设置至少一个流向控制点以调整上述每个展向弓形形状的弯曲位置沿上述流向的分布；其中，上述流向控制点设置在上述弓形叶片的进口与上述弓形叶片的出口之间。

需要说明的是，在本公开的实施例中，上述的流向控制点设置在弓形叶片的进口与弓形叶片的出口之间指的是上述流向控制点设置在流向位置的0%~100%的范围。具体来说，流向控制点设置在0%处表示流向控制点设置在弓形叶片的进口，流向控制点设置在100%处表示流向控制点设置在弓形叶片的出口。在具体实施过程中，上述流向控制点是离散分布的，主要根据弓形叶片的设计目标和设计工况决定。在一些示例中，由于弓形叶片的进口对设计的掠高和幅度的要求高，因此在弓形叶片的进口可以设置多个流向控制点，弓形叶片的出口不设置流向控制点。在另一些示例中，在弓形叶片的出口可以设置多个控制点，以消除二次回流的影响。在具体实施过程中，通过沿竖直方向拖动流向控制点来调整每个展向高度位置所对应的弓形形状的弯曲位置沿流向的分布。

对于图4所示的技术方案，在一些可能的实施方式中，上述根据上述弓形叶片的每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量，确定上述弓形叶片的所有展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布，包括：

基于上述弓形叶片的每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量，采用贝塞尔曲线拟合得到每个展向弓形形状曲线；其中，上述每个展向弓形形状曲线用于表征上述每个展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布。

对于上述的实施方式，在一些示例中，上述基于上述弓形叶片的每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量，采用贝塞尔曲线拟合得到每个展向弓形形状曲线，包括：

基于上述每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量，利用展向控制点控制上述贝塞尔曲线的形状以获得上述每个展向弓形形状曲线。

在一些示例中，每个展向弓形形状曲线与该展向弓形形状的弯曲位置一一对应。在一些示例中，每个展向弓形形状曲线由每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量确定，其中，上述的周向偏移量根据R×θ得到，其中R与θ表示柱坐标系（Z，R，θ）中的坐标。上述的柱坐标系的Z轴为离心叶轮的旋转轴，柱坐标系的原点均位于离心叶轮的旋转轴上。

此外，上述每个展向弓形形状曲线可选地采用3阶以上的贝塞尔曲线拟合。在拟合过程中，贝塞尔曲线的形状由设置的展向控制点来确定，以通过展向控制点精确地控制展向弓形形状曲线，具体来说，能够通过拖动展向控制点来调整该展向弓形形状曲线。需要说明的是，上述展向弓形形状的方向可以与叶轮的旋转方向一致，也可以与叶轮的旋转方向不一致。当弓形形状的方向与旋转方向一致时，称为正弯，当弓形形状的方向与叶轮的旋转方向不一致时，称为负弯。

如图10所示，其示出了不同的展向弓形形状曲线示意图。其中，虚线表示一维均径处流向百分比为10%位置处的弓形形状曲线示意图，实线表示一维均径处流向百分比为50%位置处的弓形形状曲线示意图，点划线表示一维均径处流向百分比为90%位置处的弓形形状曲线示意图。

对于图4所示的技术方案，在一些可能的实施方式中，上述基于上述直纹面叶片、上述所有展向弓形形状的弯曲位置沿上述流向的分布以及上述所有展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布，设计得到上述弓形叶片，包括：

基于上述直纹面叶片，利用上述所有展向弓形形状的弯曲位置沿上述流向的分布以及上述所有展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布对上述直纹面叶片中的包覆面的形状进行调整，获得上述弓形叶片。

可以理解地，当获得了所有展向弓形形状的弯曲位置沿流向的分布以及所有展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布后，在具体实施过程中对直纹面叶片中的包覆面进行调整，从而获得了本公开实施例提供的弓形叶片。也就是说将图9中包覆面的直线形状（图9中的实线箭头所指E位置处）调整为图11中的弯曲形状（图11中的实线箭头所指F位置处）。

对于上述的实施方式，在一些示例中，上述设计方法还包括：

基于上述弓形叶片中每条流线的相对速度分布和载荷分布曲线，根据流线曲率法判定上述弓形叶片中的S2流面对应的气动性能。

在一些示例中，上述的弓形叶片中的流线指的是流体在弓形叶片中的流动路径。

如图12所示，其示出了不同流线的相对速度分布示意图，其中，虚线表示吸力面的轮盖线上的相对速度分布曲线，实线表示压力面的轮盖线上的相对速度分布曲线，点划线表示吸力面的轮毂线上的相对速度分布曲线，双点划线表示压力面的轮毂线上的相对速度分布曲线。如图13所示，其示出了叶栅载荷沿流向分布的示意图。

如图14所示，其示出了弓形叶片从轮毂至轮盖的多条流线。通常流线的数量设置为11条，最少7条，最多21条。其中，实线表示优化前的流线，虚线表示准正交线，准正交线在优化过程中保持不变。在具体实施过程中，流线曲率法S2流面计算中采用准正交坐标系来求解沿准正交线的速度梯度方程。具体来说，预先设定流线和准正交线的相关参数，例如流线的数量以及准正交线的数量。准正交线和流线的一个交点设为一个计算站点，将多个计算站点的坐标相连接就可以得到流线的离散曲线。基于流线的几何形状，计算流线上各计算站点的速度分布。基于计算得到的速度分布，数值积分质量流量，如果积分得到的质量流量不满足设定的质量，则需要重新计算流线的形状，直至得到满足设定的质量的流量。由于弓形叶片的进口的气流角与弓形叶片的出口的气流角均和安装角存在偏移，因此在计算时需要考虑冲角和落后角均会影响准正交线的数量。从起始正交线至冲角所影响的准正交线，弓形叶片的进口的气流角与弓形叶片的出口的气流角均完全和安装角重合。从落后角所影响的准正交线至终止正交线，弓形叶片的进口的气流角与弓形叶片的出口的气流角均逐渐偏移安装角，直至弓形叶片的出口的气流角与安装角之间的偏移角度达到设定的落后角。在一些示例中，冲角所影响的准正交线的数量为4条，落后角所影响的准正交线的数量为2条，为了确保收敛，需要设置合适的流线偏移松弛因子和流线曲率松弛因子。可选地，流线偏移松弛因子为0.15，流线曲率松弛因子为0.5。

在优化时，基于计算站点的坐标沿着准正交线方向上下移动，使最终分析时的流向与流线重合。

在一些示例中，上述的气动性能分析包括对压力、绝对速度、相对速度、静压、静温、总压、总温、总焓、静焓、相对气流角以及绝对气流角等气动性能指标的计算分析。参见表1，其示出了本公开实施例中根据S2流面流线曲率法计算得到的离心叶轮的出口的气动性能数据。

气动性能	总压（KPa）	总温（℃）	周向速度（m/s）
				轮毂	101.87	-14.741	180.121
一维均径	99.6103	-15.7699	172.353
				轮盖	96.6944	-17.1122	162.22

表1

基于前述技术方案相同的发明构思，参见图15，其示出了本公开实施例提供的一种叶片的设计装置150，该设计装置150具体包括第一设计部1501，第一确定部1502，第二确定部1503以及第二设计部1504。

上述的第一设计部1501被配置为：基于一维设计数据，设计得到直纹面叶片。

上述的第一确定部1502被配置为：根据沿流向设置在弓形叶片的每个展向高度位置上的流向控制点，确定上述弓形叶片的所有展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲位置沿上述流向的分布。

上述的第二确定部1503被配置为：根据上述弓形叶片的每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量，确定上述弓形叶片的展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布。

上述的第二设计部1504被配置为：基于上述直纹面叶片、上述所有展向弓形形状的弯曲位置沿上述流向的分布以及上述所有展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布，设计得到上述弓形叶片。

需要说明的是，上述实施例提供的叶片的设计装置150，在实现其功能时，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，即将终端的内部结构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，上述实施例提供的叶片的设计装置150与叶片的设计方法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。

在本实施例中的各组成部分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模块的形式实现。

上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时，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）或processor（处理器）执行本实施例上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（Read Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

因此，本实施例提供了一种计算机存储介质，上述计算机存储介质存储有叶片的设计程序，上述叶片的设计程序被至少一个处理器执行时实现上述叶片的设计方法的步骤。

根据上述叶片的设计装置150以及计算机存储介质，参见图16，其示出了本公开实施例提供的一种能够实施上述叶片的设计装置150的计算设备160的具体硬件结构，该计算设备160可以为无线装置、移动或蜂窝电话（包含所谓的智能电话）、个人数字助理（PDA）、视频游戏控制台（包含视频显示器、移动视频游戏装置、移动视频会议单元）、膝上型计算机、桌上型计算机、电视机顶盒、平板计算装置、电子书阅读器、固定或移动媒体播放器，等。计算设备160包括：通信接口1601，存储器1602和处理器1603；各个组件通过总线系统1604耦合在一起。可理解，总线系统1604用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统1604除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图16中将各种总线都标为总线系统1604。其中，

上述通信接口1601，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；

上述存储器1602，用于存储能够在上述处理器1603上运行的计算机程序；

上述处理器1603，用于在运行上述计算机程序时，执行以下步骤：

基于一维设计数据，设计得到直纹面叶片；

根据沿流向设置在弓形叶片的每个展向高度位置上的流向控制点，确定上述弓形叶片的所有展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲位置沿上述流向的分布；

根据上述弓形叶片的每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量，确定上述弓形叶片的所有展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布；

基于上述直纹面叶片、上述所有展向弓形形状的弯曲位置沿上述流向的分布以及上述所有展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布，设计得到上述弓形叶片。

可以理解，本公开实施例中的存储器1602可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、可编程只读存储器（ProgrammableROM，PROM）、可擦除可编程只读存储器（Erasable PROM，EPROM）、电可擦除可编程只读存储器（ElectricallyEPROM，EEPROM）或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器（Random Access Memory，RAM），其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器（Static RAM，SRAM）、动态随机存取存储器（Dynamic RAM，DRAM）、同步动态随机存取存储器（Synchronous DRAM，SDRAM）、双倍数据速率同步动态随机存取存储器（Double DataRate SDRAM，DDRSDRAM）、增强型同步动态随机存取存储器（EnhancedSDRAM，ESDRAM）、同步连接动态随机存取存储器（Synchlink DRAM，SLDRAM）和直接内存总线随机存取存储器（Direct Rambus RAM，DRRAM）。本文描述的系统和方法的存储器1602旨在包括但不限于这些和任意其他适合类型的存储器。

而处理器1603可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器1603中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器1603可以是通用处理器、数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，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。可以实现或者执行本公开实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。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。结合本公开实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器1602，处理器1603读取存储器1602中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路（ApplicationSpecific Integrated Circuits，ASIC）、数字信号处理器（Digital Signal Processing，DSP）、数字信号处理设备（DSP Device，DSPD）、可编程逻辑设备（ProgrammableLogicDevice，PLD）、现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请上述功能的其他电子单元或其组合中。

对于软件实现，可通过执行本文上述功能的模块（例如过程、函数等）来实现本文上述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。

具体来说，处理器1603还配置为运行上述计算机程序时，执行前述技术方案中上述叶片的设计方法的步骤，这里不再进行赘述。

需要说明的是：本公开实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种叶片的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：

基于一维设计数据，设计得到直纹面叶片；其中，所述基于一维设计数据，设计得到直纹面叶片，包括：

基于所述一维设计数据，获得所述直纹面叶片上的叶根位置的中弧线上的第一安装角分布曲线与第一厚度分布曲线，所述直纹面叶片上的叶顶位置的中弧线上的第二安装角分布曲线与第二厚度分布曲线，以及所述直纹面叶片的子午面的轮廓曲线；

利用流线曲率法分别对所述第一安装角分布曲线、所述第一厚度分布曲线、所述第二安装角分布曲线、所述第二厚度分布曲线以及所述子午面的轮廓曲线进行优化；

基于优化后的所述第一安装角分布曲线，所述第一厚度分布曲线、所述第二安装角分布曲线、所述第二厚度分布曲线以及所述子午面的轮廓曲线，确定所述直纹面叶片；

根据沿流向设置在弓形叶片的每个展向高度位置上的流向控制点，确定所述弓形叶片的所有展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲位置沿所述流向的分布；其中，所述根据沿流向设置在弓形叶片的每个展向高度位置上的流向控制点，确定所述弓形叶片的所有展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲位置沿所述流向的分布，包括：

沿所述流向在所述弓形叶片的每个展向高度位置上设置至少一个流向控制点以调整所述每个展向弓形形状的弯曲位置沿所述流向的分布；其中，所述流向控制点设置在所述弓形叶片的进口与所述弓形叶片的出口之间；

根据所述弓形叶片的每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量，确定所述弓形叶片的所有展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布；其中，所述根据所述弓形叶片的每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量，确定所述弓形叶片的所有展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布，包括：

基于所述弓形叶片的每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量，采用贝塞尔曲线拟合得到每个展向弓形形状曲线；其中，所述每个展向弓形形状曲线用于表征所述每个展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布；

其中，所述基于所述弓形叶片的每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量，采用贝塞尔曲线拟合得到每个展向弓形形状曲线，包括：

基于所述每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量，利用展向控制点控制所述贝塞尔曲线的形状以获得所述每个展向弓形形状曲线；

基于所述直纹面叶片、所述所有展向弓形形状的弯曲位置沿所述流向的分布以及所述所有展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布，设计得到所述弓形叶片。

2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述基于所述直纹面叶片、所述所有展向弓形形状的弯曲位置沿所述流向的分布以及所述所有展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布，设计得到所述弓形叶片，包括：

基于所述直纹面叶片，所述所有展向弓形形状的弯曲位置沿所述流向的分布以及所述所有展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布，对所述直纹面叶片中的包覆面的形状进行调整，获得所述弓形叶片。

3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述设计方法还包括：

基于所述弓形叶片中每条流线的相对速度分布和载荷分布曲线，根据流线曲率法判定所述弓形叶片中的S2流面对应的气动性能。

4.一种叶片的设计装置，其特征在于，所述设计装置包括：第一设计部，第一确定部，第二确定部以及第二设计部；其中，

所述第一设计部被配置为：基于一维设计数据，设计得到直纹面叶片；

所述第一确定部被配置为：根据沿流向设置在弓形叶片的每个展向高度位置上的流向控制点，确定所述弓形叶片的所有展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲位置沿所述流向的分布；

所述第二确定部被配置为：根据所述弓形叶片的每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量，确定所述弓形叶片的展向弓形形状中的每个展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布；

所述第二设计部被配置为：基于所述直纹面叶片、所述所有展向弓形形状的弯曲位置沿所述流向的分布以及所述所有展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布，设计得到所述弓形叶片；

其中，所述第一设计部被配置为：

基于所述一维设计数据，获得所述直纹面叶片上的叶根位置的中弧线上的第一安装角分布曲线与第一厚度分布曲线，所述直纹面叶片上的叶顶位置的中弧线上的第二安装角分布曲线与第二厚度分布曲线，以及所述直纹面叶片的子午面的轮廓曲线；

利用流线曲率法分别对所述第一安装角分布曲线、所述第一厚度分布曲线、所述第二安装角分布曲线、所述第二厚度分布曲线以及所述子午面的轮廓曲线进行优化；

基于优化后的所述第一安装角分布曲线，所述第一厚度分布曲线、所述第二安装角分布曲线、所述第二厚度分布曲线以及所述子午面的轮廓曲线，确定所述直纹面叶片；

所述第一确定部被配置为：

沿所述流向在所述弓形叶片的每个展向高度位置上设置至少一个流向控制点以调整所述每个展向弓形形状的弯曲位置沿所述流向的分布；其中，所述流向控制点设置在所述弓形叶片的进口与所述弓形叶片的出口之间；

所述第二确定部被配置为：

基于所述弓形叶片的每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量，采用贝塞尔曲线拟合得到每个展向弓形形状曲线；其中，所述每个展向弓形形状曲线用于表征所述每个展向弓形形状的弯曲量沿对应的展向高度位置的分布；

所述第二确定部被配置为：

基于所述每个展向高度位置的中弧线上的周向偏移量，利用展向控制点控制所述贝塞尔曲线的形状以获得所述每个展向弓形形状曲线。

5.根据权利要求4所述的设计装置，其特征在于，所述设计装置还包括判定部，所述判定部被配置为：

基于所述弓形叶片中每条流线的相对速度分布和载荷分布曲线，根据S2流面流线曲率法判定所述弓形叶片的气动性能。

6.一种计算设备，其特征在于，所述计算设备包括：通信接口，存储器和处理器；各个组件通过总线系统耦合在一起；其中，

所述通信接口，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；

所述存储器，用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序；

所述处理器，用于在运行所述计算机程序时，执行根据权利要求1至3任一所述的叶片的设计方法的步骤。

7.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有叶片的设计程序，所述叶片的设计程序被至少一个处理器执行时实现根据权利要求1至3任一所述的叶片的设计方法的步骤。