[发明专利]叶轮机叶片的生产坐标的生成方法和装置

说明书

本发明提供了一种叶轮机叶片的生产坐标的生成方法，包括：获取该叶轮机叶片的冷态叶型数据点集，该冷态叶型数据点集是通过冷热计算从热态叶型得到的；对该冷态叶型数据点集中的冷态数据点进行排序，排序后的冷态数据点分布于沿该叶轮机叶片的叶高方向从叶根到叶尖的多个非等高截面，每个非等高截面上的冷态数据点沿截面边缘依次排列；以及基于排序后的冷态数据点在沿该叶轮机叶片的叶高方向从叶根到叶尖的多个等高截面上进行插值，以获得分布于多个等高截面上的生产坐标数据点的集合。

技术领域

本发明一般地涉及叶轮机械加工领域，尤其涉及叶轮机叶片的生产坐标的生成方法。

背景技术

在进行叶轮机叶片气动设计时，通常考核设计工况下叶片的气动特性，即在承受热负荷和气动负荷时叶片的气动性能，此时设计出的叶片形状称之为热态叶型。叶轮机械在不运转时即无热负荷和气动负荷时的叶片形状称之为冷态叶型。由于热负荷和气动负荷的作用，叶片会产生一定的形变，热态叶型与叶轮机不运转时的冷态叶型存在差异，这种差异在高压比高负荷的叶轮机叶片(如多级轴流压气机)中更加显著。

实践中，在生产加工时用到的生产叶型是在没有热负荷和气动负荷条件下的冷态叶型，一般是应用有限元计算软件基于热态叶型计算得到冷态叶型。即，首先考虑了气动力载荷、离心载荷(转子)和热载荷设计出热态叶型，再从设计好的热态叶片计算出无载荷时的冷态叶片，此过程称为叶片的冷热转换。但是，通过冷热转换直接得到的冷态叶型点分布规律不统一、排列形式也是杂乱无章的，结构无法建模且不能满足加工的需求。

传统的生产叶型输出方法通过叶片造型与有限元计算后的冷态叶型进行迭代，具体为冷热计算时给出冷热态叶型主要造型参数之间的差异，如扭转角，径向或轴向位置等，气动专业根据变化量得到新的叶片造型的输入参数，通过叶片造型得到新的叶型，然后比较新叶型与有限元点的差异，修正叶片造型输入参数，进行迭代，直到造型后叶型与计算后冷态叶型的差异收敛至满足工程需求。但冷热计算后给出的变化量值是一种近似，无法得到叶片造型时所有造型参数的准确值，这些使得迭代次数和迭代耗时增加，这种迭代有时甚至无法收敛。如果碰到处理多级压气机冷态叶型的工作，工作量成倍增加。

因此本领域需要突破传统生产叶型输出方法，能简单快捷地输出用于叶片生产的高精度叶型数据。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

根据本发明的一方面，提供了一种叶轮机叶片的生产坐标的生成方法，包括：

获取该叶轮机叶片的冷态叶型数据点集，该冷态叶型数据点集是通过冷热计算从热态叶型得到的；

对该冷态叶型数据点集中的冷态数据点进行排序，排序后的冷态数据点分布于沿该叶轮机叶片的叶高方向从叶根到叶尖的多个非等高截面，每个非等高截面上的冷态数据点沿截面边缘依次排列；以及

基于排序后的冷态数据点在沿该叶轮机叶片的叶高方向从叶根到叶尖的多个等高截面上进行插值，以获得分布于多个等高截面上的生产坐标数据点的集合。

在一实例中，该对该冷态叶型数据点集中的冷态数据点进行排序包括基于冷态数据点在叶高方向上的坐标值进行排序，叶高方向上的坐标值差异小于预设的叶高阈值的冷态数据点被排在一个非等高截面内。

在一实例中，该对该冷态叶型数据点集中的冷态数据点进行排序还包括基于冷态数据点之间的距离对每个非等高截面内的冷态数据点进行排序，其中相互之间距离最近的两个冷态数据点被表征为相邻的两个冷态数据点。