[发明专利]叶轮叶片减阻微织构的设计方法

权利要求书

1.一种叶轮叶片减阻微织构的设计方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1)：根据叶轮叶片模型，建立流场域，流场域的特征为：流场域的宽度W为叶轮相邻叶片周向距离的两倍；流场域高度H为叶片高度的1～1.1倍；流场轨迹曲线(1)是通过拟合叶底和叶顶两条翼型中线(2)，求得平分线(3)，再将此平分线(3)前后各延长2～3倍叶底弦长得到的；

步骤2)：对步骤1)所得的流场域进行数值模拟，并计算叶片受到的气流阻力；

步骤3)：根据步骤2)中的数值模拟结果，在叶片高度方向中间位置建立中间截面(4)，得到此截面的速度流线图，据此确定在翼型压力面(5)，边界层分离区域(6)和翼型吸力面的回流区域三块区域布置微织构截面(13)；微织构的截面形状和具体位置为：微织构的截面形状为三角形或四边形，且其中一条边紧贴该截面翼型(8)上；微织构的高度h为该截面内湍流涡系在叶片法向方向上最大尺度H_max的4％～7％，但最小高度不低于0.05mm，最大高度不超过1mm；翼型压力面的微织构布置在翼型前缘(10)到翼型后缘(11)方向上前50％的区域内；翼型吸力面的微织构布置在翼型吸力面从回流开始到结束方向上前50％的范围内；边界层分离区域(6)内只布置一个微织构；在翼型压力面和翼型吸力面的回流区域的微织构，其微织构截面底边中心距l为高度h的1.5～2.5倍；微织构的迎流边和来流方向夹角θ在50度到90度之间；翼型压力面的微织构是沟槽结构，即微织构截面嵌在翼型(8)内，而边界层分离区域和翼型吸力面的回流区域是肋条结构，即微织构截面突出在翼型(8)外；

步骤4)：以步骤3)布置的微织构截面(13)为母线，在叶片表面上沿叶片高度方向扫掠成肋条微织构(14)或沟槽，具体过程为：在翼型吸力面建立一投影平面(15)，该平面平行于叶片高度方向，且平行于中间截面(4)中叶片翼型的弦长方向；将步骤3)中创建的底边中点，底边为微织构截面边长位于翼型内的一边；向投影平面(15)作垂直投影；在该投影平面(15)内作通过以上投影点的平行直线束(16)，该平行直线束开始于叶底到叶高方向上5％的位置，结束于95％位置处，然后将该平行直线束向叶片作投影，得到投影曲线，以这些投影曲线为引导线，以微织构截面(13)为母线，扫掠成沟槽和肋条微织构(14)，完成微织构的创建；

步骤5)：对步骤4)中建有肋条和沟槽微织构的叶片模型重新进行数值模拟，计算模型受到的阻力，并与之前得到的阻力作比较；通过不断调整微织构的位置和截面形状，以给定的减阻比作为优化目标，最终获得具有最优减阻性能的微织构布置。