[发明专利]轴向超音通流转叶激波静叶风扇级

权利要求书

1.轴向超音通流转叶激波静叶风扇级，即Axial Supersonic Inflow Shock-in-Stator Fan，缩写为SSSF；其特征在于：提供一种新形式的热力学布局风扇，风扇共有一级，包括轴向超音通流转叶和激波静叶；

其中，轴向超音通流转叶和激波静叶简写为转静叶；

本发明轴向超音通流转叶激波静叶风扇级可直接面向轴向超音来流,转叶通道内为全展高范围内轴向超音流动,静叶通道通过激波系将轴向超音流动减速为亚音流动；

轴向超音通流转叶激波静叶风扇级的轴向超音通流转叶和激波静叶均由钛合金制作，设计过程包括以下步骤：

步骤1、进行SSSF一维方案设计，具体为：根据流量系数、转叶进出口面积比设计得到进出口马赫数、进口面积、轮毂比以及基元速度三角形；

步骤1，具体为：

步骤1.1 对转静叶总压恢复系数进行初步估计，再结合给定的流量系数和转叶进出口面积比，求解SSSF基元速度三角形；

步骤1.2 将步骤1.1中得到的SSSF初始基元速度三角形代入转静叶损失模型，求解出转叶总压恢复系数和静叶总压恢复系数；

其中，转静叶损失模型包括转叶总压恢复系数和静叶总压恢复系数的求解两部分；

其中，转叶总压恢复系数σ_r通过如下公式(1)求得：

其中，σ_r0＝0.93；sin表示正弦函数；β₁表示转叶进口金属角；β₂表示转叶出口金属角；|β₁-β₂|表示β₁减去β₂的绝对值；

静叶总压恢复系数σ_s通过如下公式(2)求得：

其中，Ma_a＝1.5，σ_a＝0.93；Ma_b＝3.0，σ_b＝0.85；Ma₂表示静叶进口马赫数；

步骤1.3 判断步骤1.2中得到的转静叶总压恢复系数与步骤1.1中的转静叶总压恢复系数初步估计值是否满足精度要求，即是否满足式(3):

如果满足式(3)，则进行步骤2；如果不满足式(3)，则进行步骤1.4；

步骤1.4 将步骤1.2得到的转静叶总压损失系数替换步骤1.1中对转静叶总压恢复系数的初步估计，并返回步骤1.1，重新求解SSSF基元速度三角形；

步骤2、进行SSSF二维通流设计，即计算转静叶的展向气动参数分布；

步骤2，具体为：

步骤2.1 基于一维方案设计中得到的基元速度三角形及其它相关参数，利用简单径向平衡方程，计算气动设计参数的展向分布；

步骤3，SSSF三维造型设计，得到SSSF风扇级的转静叶几何造型结果，并通过三维CFD计算软件对其气动性能进行验证；

步骤3中，SSSF风扇的转静叶几何造型过程基于二维设计得到的展向各基元截面速度三角形结果，通过多圆弧造型方法实施叶片造型；

其中，造型得到的设计结果需要通过三维CFD计算程序进行仿真，如果计算得到的气动性能不符合设计要求，则返回到步骤1，重新进行一维方案设计；

步骤4，SSSF风扇级叶片设计结果的强度校核，如果强度不符合设计要求，则返回到步骤3，重新进行叶片三维造型设计；

步骤5，SSSF风扇级的试验件加工与测试，具体对设计得到的SSSF风扇进行试验件加工，并通过试验台实验测试其气动性能，如果气动性能不满足设计要求，则返回步骤1重新进行一维方案设计。