[发明专利]基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法及叶片

说明书

本公开涉及一种基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法及叶片，所述叶型具有前缘和后缘，所述前缘具有前缘点，所述设计方法包括：构造所述前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线和所述后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线，以形成所述叶型的中弧线；建立所述前缘的厚度曲线、所述后缘的厚度曲线、所述前缘厚度的非均匀有理B样条曲线和所述后缘厚度的非均匀有理B样条曲线，以形成所述叶型的厚度分布曲线；根据所述叶型的中弧线和所述叶型的厚度分布曲线，获得所述叶型的吸力面的型线和压力面的型线；根据所述吸力面的型线和压力面的型线，构造所述叶型。通过该设计方法，能够优化叶型的设计，使得设计出的叶型具有更小的气动损失和更高的气动效率。

技术领域

本公开涉及机械制造技术领域，尤其涉及一种基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法及叶片。

背景技术

目前，在机械制造技术领域中，通常采用简单的双曲螺旋线、二次圆弧曲线以及高次多项式曲线等曲线对可控扩散叶型进行组合设计，但是该设计方式无法使得叶型的曲率光滑过渡，从而导致流动速度出现局部突跃、气动损失加大，从而影响燃气轮机的整机效率。同时，对可控扩散叶型进行设计时，往往通过给定几何参数的方式进行叶型的设计，从而使得叶型的设计受到几何造型方法的限制，使得设计空间减小，设计灵活性变差，控制参数多、参数分布难以把握并且过于依赖设计人员经验，设计过程耗时大的问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开目的在于提供一种基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法及叶片，该基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法能够优化叶型的设计，从而使得设计出的叶型能够具有更小的气动损失和更高的气动效率。

本公开一方面提供了一种基于非均匀有理B样条曲线的叶型的设计方法，所述叶型具有前缘和后缘，所述前缘具有前缘点，所述设计方法包括：

构造所述前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线和所述后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线，以形成所述叶型的中弧线；

建立所述前缘的厚度曲线、所述后缘的厚度曲线、所述前缘厚度的非均匀有理B样条曲线和所述后缘厚度的非均匀有理B样条曲线，以形成所述叶型的厚度分布曲线；

根据所述叶型的中弧线和所述叶型的厚度分布曲线，获得所述叶型的吸力面的型线和压力面的型线；

根据所述吸力面的型线和压力面的型线，构造所述叶型。

在本公开的一种示例性实施例中，所述构造所述前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线和所述后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线，以形成所述叶型的中弧线，包括：

根据所述前缘点、所述叶型的弦长和所述叶型的安装角，得到所述后缘的后缘点；

根据所述前缘点和所述后缘点，得出所述叶型的最大挠度点；

设置第一权重因子，并根据所述第一权重因子将所述前缘点和所述最大挠度点连接，以形成所述前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线；

设置第二权重因子，并根据所述第二权重因子将所述后缘点和所述最大挠度点连接，以形成所述后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线；

将所述前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线和所述后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线相连，以形成所述叶型的中弧线。

在本公开的一种示例性实施例中，所述根据所述前缘点和所述后缘点，得出所述叶型的最大挠度点，包括：

根据所述叶型的进口气流角，得到所述前缘中弧线的非均匀有理B样条曲线在所述前缘点的切线；

获得所述后缘中弧线的非均匀有理B样条曲线在所述后缘点的切线，且所述后缘点的切线与所述前缘点的切线相交于第一参考点；