[发明专利]一种叶轮机械非等厚叶片设计方法

权利要求书

1.一种叶轮机械非等厚叶片设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：设计叶轮机械的前盘、后盘与叶片骨线参数；

步骤2：在给定叶片内环厚度分布的基础上，采用循环迭代法计算内环厚度采用贝塞尔曲线表达的控制点矩阵，获得贝塞尔曲线表达的内环厚度分布，使贝塞尔曲线表达的内环厚度分布与给定内环厚度分布差值小于阈值；

步骤3：在内环厚度采用贝塞尔曲线表达的控制点矩阵基础上增加变化矩阵，获得外环厚度采用贝塞尔曲线表达的控制点矩阵，进而获得贝塞尔曲线表达的外环厚度分布，进行内环、外环相应位置厚度大小判断，输出满足要求的外环厚度分布；

步骤4：将内环厚度分布、外环厚度分布叠加叶片骨线得到内环、外环型线，内环、外环型线分别投影至前盘、后盘获得加厚叶片。

2.根据权利要求1所述的一种叶轮机械非等厚叶片设计方法，其特征在于：所述给定叶片内环厚度分布为(L，S),在LS直角坐标系内，L轴表示叶片位置，S轴表示叶片厚度，在给定叶片厚度分布上沿L轴方向均匀取n个点，所取的第i个点坐标为(Li，Si)，Li代表第i点的叶片位置，Si代表第i点的叶片厚度，i＝1，2…n，n为大于等2的整数。

3.根据权利要求1所述的一种叶轮机械非等厚叶片设计方法，其特征在于：所述内环厚度采用贝塞尔曲线表达的控制点矩阵Ph1为：

式中，x0…xm为贝塞尔曲线控制点在L轴上的坐标值，y0…ym为贝塞尔曲线控制点在S轴上的坐标值，m为大于等于2的整数。

4.根据权利要求1所述的一种叶轮机械非等厚叶片设计方法，其特征在于：所述贝塞尔曲线表达式如下：

式中，0≤u≤1，L轴表示叶片位置，S轴表示叶片厚度，i取[0,m]，m为大于等于2的整数。

5.根据权利要求1所述的一种叶轮机械非等厚叶片设计方法，其特征在于：所述给定叶片内环厚度分布(L，S)采用贝塞尔曲线表达的厚度分布为(L，S＇)，在采用贝塞尔曲线表达的叶片内环厚度分布上沿L轴方向均匀取n个点，所取的第i个点坐标为(Li，Si＇)，Li代表第i点的叶片位置，Si＇代表第i点的叶片厚度，i＝1，2…n，n为大于等2的整数；计算给定叶片厚度与采用贝塞尔曲线表达的叶片厚度差值的公式如下：

n为大于等于2的整数。

6.根据权利要求1所述的一种叶轮机械非等厚叶片设计方法，其特征在于：采用循环迭代法逐步调整内环厚度贝塞尔曲线控制点矩阵Ph1，直至计算得到的Sum小于阈值，获得用贝塞尔曲线设计的内环厚度分布，输出用贝塞尔曲线表达的内环厚度曲线上均匀分布的k个点(L1i，S1i)，i＝1，2，…k，k为大于等2的整数。

7.根据权利要求1所述的一种叶轮机械非等厚叶片设计方法，其特征在于：所述变化矩阵ΔPh公式如下：

式中，Δx0…Δxm为第0到第m个控制点在L轴方向上的坐标变化值，Δy0…Δym为第0到第m个控制点在S轴方向的坐标变化值；

所述贝塞尔曲线表达的外环厚度控制点矩阵Ph2计算公式如下：

Ph2＝Ph1+ΔPh (5)。

8.根据权利要求1所述的一种叶轮机械非等厚叶片设计方法，其特征在于：由贝塞尔曲线表达的外环厚度控制点矩阵Ph2获得贝塞尔曲线表达的外环厚度分布(L2i，S2i)，其中，L2i为第i个点的叶片外环位置，S2i为第i个点的叶片外环厚度，i＝1，2，…k，k为大于等2的整数。