[发明专利]一种轴流式涡轮大小叶片组合叶栅的叶型设计方法

权利要求书

1.一种轴流式涡轮大小叶片组合叶栅的叶型设计方法，其特征在于，包括：

步骤一、确定总叶片数目

确定沿周向均匀分布的大叶片数目N以及每两个大叶片之间均匀放置相同的小叶片数目m，以此确定总叶片数目为m·N+N；

步骤二、完成大叶片叶型参数化设计

假设步骤一所确定的总叶片数目m·N+N全部为大叶片，利用参数法完成大叶片叶型的参数化设计，获得大叶片在任意径向位置R的叶型截面的进口构造角α₁、出口构造角α₂、安装角θ、尾缘弯折角δ、前缘楔角W₁、尾缘楔角W₂、弦长L、喉部宽度t及栅距P；

步骤三、确定叶片分布规律

在步骤二设计完成的全部大叶片叶栅中，确定大叶片数目N在圆周方向上的分布，其中，大叶片在圆周方向上等角度分布；

步骤四、建立大叶片与小叶片关键叶型参数的关联关系式

(1)小叶片与大叶片具有相同的出口构造角α₂、尾缘弯折角δ、尾缘楔角W₂与喉部宽度t；

(2)初步给定表示小叶片轴向宽度L_ax-splitter与大叶片的轴向宽度L_ax之比的比例因子k，k＝L_ax-splitter/L_ax；

(3)根据上述参数，通过如下公式获得小叶片参数：

进口构造角

安装角

弦长

其中，α₀为大叶片弦长对应的圆弧圆心角，α₀＝180°-(α₁+α₂)；

确定小叶片的参数后，给定小叶片前缘楔角W₁；

最后利用参数法，即可完成大小叶片参数化设计。

2.如权利要求1所述的轴流式涡轮大小叶片组合叶栅的叶型设计方法，其特征在于，还包括步骤五：校验小叶片数量

根据步骤一至步骤四获得的叶型参数确定小叶片校验数m_c，若所述小叶片校验数m_c不等于步骤一中选定的小叶片数m，则重新选取步骤一中的小叶片数m，并重复步骤一至步骤四获得大小叶片的叶型参数，直至所述小叶片校验数m_c与小叶片数m相等。

3.如权利要求2所述的轴流式涡轮大小叶片组合叶栅的叶型设计方法，其特征在于，所述小叶片校验数m_c遵从如下关系

式中，s_splitter为小叶片稠度，θ_splitter为小叶片安装角。

4.如权利要求3所述的轴流式涡轮大小叶片组合叶栅的叶型设计方法，其特征在于，计算所述小叶片校验数m_c中，小叶片稠度取值范围为1.1≤s_splitter≤1.2，以及大小叶片各自相对最大厚度C_max/L与C_max-splitter/L_splitter遵循如下关系：C_max/L≯30％，C_max-splitter/L_splitter≯15％，其中，C_max和C_max-splitter分别为大叶片和小叶片的最大厚度。

5.如权利要求1至4任一所述的轴流式涡轮大小叶片组合叶栅的叶型设计方法，其特征在于，以相邻两叶片的前缘公切线直线为起始位置，顺时针旋转至表征气流流向的直线所经过的角度为进口构造角；以相邻两叶片尾缘公切线直线为起始位置，逆时针旋转至表征气流流向的直线所经过的角度为出口构造角。

6.如权利要求5所述的轴流式涡轮大小叶片组合叶栅的叶型设计方法，其特征在于，所述进口构造角和所述出口构造角均小于180°。