[发明专利]轴流压气机叶顶喷嘴的设计方法

权利要求书

1.轴流压气机叶顶喷嘴的设计方法，其特征在于：包括喷嘴内型线的设计和喷嘴外壁面型线的设计。

2.如权利要求1所述的轴流压气机叶顶喷嘴的设计方法，其特征在于，喷嘴内型线的设计步骤如下：

步骤1：喷嘴的内壁面由型线1和型线2两条型线组成，对型线1进行设计，型线1的函数F1(Z1，R1)应满足的约束条件如下：

a，过(-1，R1)和(0，0)点；

b，在(0，0)点处与机匣壁面的夹角β＝10°

型线1函数的控制方程为：

F1(0，0)＝0 (1)

F1(-1，R1)＝0 (2)

式中R1为喷嘴内壁面型线1的径向高度；

将式中的R1设定为1，可得型线1指数函数，函数如下：

R＝0.07778×0.0723^Z-0.07595 (4)

式中：R1代表喷嘴内壁面型线1的径向高度；Z1代表型线1轴向距离坐标，Z∈[-1，0]；R代表喷嘴内壁面的径向高度；Z代表轴向距离坐标，Z∈[-1，0]；

步骤2：对型线2进行设计，型线2的函数(Z2，R2)满足的约束条件如下：

c，过(-1，R1)和(0，R2)点；

d，在(-1，R1)点处F2(Z2，R2)与F1(Z1，R1)相切；

型线2函数的控制方程为：

F2(0，R2)＝0 (5)

F2(-1，R1)＝0 (6)

式中：R2代表喷嘴内壁面型线2的径向高度；Z2代表型线2轴向距离坐标，Z∈[-1，0]；

将式中喷嘴内壁面的径向高度R1设定为1，可得型线2圆弧函数，函数如下：

R＝(1-Z²)^0.5+1 (8)

型线2与型线1在(-1，R1)处一阶连续，且两段曲线的径向高度相同，既(R2-R1＝R1)。

3.如权利要求1所述的轴流压气机叶顶喷嘴的设计方法，其特征在于，喷嘴外型线的设计如下：

对喷嘴外壁面型线进行设计，嘴外壁面型线设计的如下控制方程：

式中：r_i为i点处内外壁之间的距离；r_i+1为i+1点处内外壁之间的距离；Inj_c为常量；S_{Inj_ps，i}为外壁面i点和i+1点之间的弧长；S_{Inj_ss，i}为内壁面i点和i+1点之间的弧长。

4.如权利要求2所述的轴流压气机叶顶喷嘴的设计方法，其特征在于，对所述轴流压气机叶顶喷嘴的设计方法气动性的评估，所述轴流压气机叶顶喷嘴的设计方法气动性的评估通过计算喷射流的绝对出口气流角进行评估，具体如下：

θ＝atan(Vr/Vz) (10)

式中Vr为喷嘴气流的径向分速度；Vz喷嘴气流的轴向分速度；θ为绝对出口气流角。