[发明专利]一种压气机叶片中弧线计算方法

说明书

一种压气机叶片中弧线计算方法，属于燃气轮机技术领域。解决了现有计算方法迭代次数多，且在压气机叶片前缘、尾缘附近往往误差较大，结果不理想的技术问题。本发明的技术要点：直接在背弧上求得一点E，使得该点的横坐标为C、D两点横坐标的平均值。然后在法线上寻找一点O，使得O到点A、点E的距离相等。以O为圆心，||OA||为半径作圆，根据该圆与背弧的交点个数判断点O是否为内切圆圆心。如若不是，以新的C、D点构成的圆弧为搜索范围继续寻找。每循环一次都会将目标范围缩小，一般只需要迭代3‑5次即可找到中弧线上的点，缩短了计算时间，提高了计算效率。

技术领域

本发明涉及一种叶片中弧线计算方法，具体涉及一种压气机叶片中弧线计算方法，属于燃气轮机技术领域。

背景技术

叶片是燃气轮机发动机的重要零件，它在高温、高压、高转速状态下运转，决定了其工作环境的恶劣。为满足发动机高性能、高可靠性及长寿命的要求，叶片必须具有精确的尺寸、准确的形状。尤其是在逆向工程领域，根据叶片的测量结果反求出叶片截面的各项设计参数是必须的，其中进口几何角、出口几何角、前缘角、尾缘角、最大挠度、最大厚度等参数的求解都需要首先知道叶片截面的中弧线。因此，中弧线作为提取叶片截面参数的依据，对叶型质量检测及叶片造型都具有非常重要的影响。

目前已有的提取叶片中弧线的方法有等半径法、等角度法。等半径法和等角度法类似，都是应用内切圆的圆心到叶盆、叶背上的距离相等原理，利用叶盆或叶背上的一点法线与另一型线有一交点，若两点的切线平行，两点的中点就是内切圆圆心，若不平行，则过中点做另一交点处切线的垂线，判断垂线与另一型线的交点和法线与另一型线的交点之间的距离小于给定值时，认为求得中弧线上的点，否则继续重复这个过程。这种计算方法迭代次数多，且在压气机叶片前缘、尾缘附近往往误差较大，结果不理想。

现有技术中：申请人为上海电气电站设备有限公司，申请号为CN201010148017.3，发明创造名称为叶轮机械叶片中弧线计算方法的发明专利申请，其公开了如下步骤：(1)读入叶片型线离散数据，将叶片型线划分为内弧、背弧、前缘和尾缘四部分；(2)将内弧、背弧用三次样条曲线拟合；(3)在背弧上选取一点A，求出背弧在点A的法线以及该法线与内弧的交点C；(4)以线段AC为直径设置圆O2，并求出圆O2与内弧的另一个交点D，如点C与点D重合，则圆O2的圆心即为中弧线上的点，此时转入步骤(8)，如点C与点D不重合，则转入步骤(5)；(5)按照某一步长值inc，将内弧上点C和点D之间曲线细分成n-1段，记这些分点为E2、E3、…、En-1，并用点E1表示点C，点En表示点D；(6)过E1作内弧的法线，计算该法线与AC的交点Q1的坐标，如果线段E1Q1和线段AQ1的长度差值小于预先设定的误差error，则认为Q1就是所要求的中弧线上的点，如果E1不能满足要求，则依次计算E2至En各点，直至得到满足误差要求的中弧线上的点，并转入步骤(8)；(7)如果一直计算到En都没有得到满足误差要求的中弧线上的点，则减小步长inc，重复步骤(5)和(6)，直到求得达到误差要求的中弧线上的点；(8)对背弧上所有的原有数据点，按照步骤(3)到步骤(7)求中弧线上的点；(9)将求得的所有中弧线上的离散点用三次样条曲线拟合，检验每一个点的斜率及曲率是否存在突然跳跃，将存在突然跳跃的点舍去，剩余的点就构成了中弧线。其依然存在迭代次数多，计算时间长，计算效率低的问题。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，为了克服现有计算方法迭代次数多，且在压气机叶片前缘、尾缘附近往往误差较大，结果不理想的技术问题，本发明提供了一种压气机叶片中弧线计算方法。

本发明的一种压气机叶片中弧线计算方法，具体步骤为：

步骤一，读入叶片截面离散数据，划分为叶盆、叶背、前缘圆弧、尾缘圆弧四部分；