[发明专利]一种涡轮导向叶片及导向器喉道面积计算方法

权利要求书

1.一种涡轮导向叶片及导向器喉道面积计算方法，其特征在于，包括：

步骤一、建立圆柱坐标系，通过M(r、a、h)表示涡轮导向叶片或导向器上任一点坐标，点M在直角坐标系中表示为M(h，rcosa，rsina)，其中，h轴以及X轴为发动机轴线方向，Z轴表征叶片的径向方向，r为原点O到点M在平面YOZ上投影M′间的距离，r∈[0，∞)，a为从负X轴来看自Y轴按逆时针方向转到OM所转过的角度，a∈[0，2π)；

步骤二、确定理论宽度样本型线和缘板样本型线，包括：

S201、用不同r值下的圆柱切面同叶片外型面的交线表征窗口宽度型线，并根据叶片在径向的叶型分布，确定宽度型线组数k及其分布；

S202、测量窗口同一r值下，相邻两个叶片宽度型线之间的最小距离，并创建其所在的宽度线段和所对应的宽度特征点，从叶尖至叶根宽度线段分别编号为线段1至线段k，对应长度为W₁至W_k；线段1、2的两端端点的连线同上缘板流道面的交点，分别记为S1点、S2点，S1、S2的连线称为线段0，其长度为W0；线段k-1、k的两端端点的连线同下缘板流道面的交点，分别记为G1点、G2点，G1点、G2点的连线称为线段k+1，其长度为W_k+1；线段1、2的中点的连线同上缘板流道面的交点，记为S点；线段k-1、k的中点的连线同下缘板流道面的交点，记为G点；相邻宽度线段中点之间的距离分别为H₂～H_k；S点同线段1中点的距离为H₁，G点同线段k中点的距离为H_k+1，将H₁～H_k+1称为窗口分段高度；

S203、在理论叶片上选取适合长度的型线，作为宽度样本型线以及缘板样本型线，使理论宽度特征点位于样本型线中间，缘板样本型线应包含S1点、S2点，以及G1点、G2点的h坐标值；

步骤三、计算涡轮导向叶片及导向器喉道面积，包括：

S301、通过三坐标扫描实际涡轮导向叶片或导向器坐标系各个窗口的宽度样本型线、缘板样本型线；

S302、删除气膜孔和尾劈缝等内凹形状位置样本型线坐标点；

S303、延长缘板样本型线；

S304、插值宽度样本型线以及缘板样本型线；

S305、将缘板样本型线坐标点转化为圆柱坐标系并绕h轴旋转形成缘板流道面；

S306、根据以下公式计算实际窗口、涡轮导向叶片、导向器的喉道面积：

其中，WW_j＝(W_j-1+W_j)/2,(j＝1～k+1)，F_i为导向叶片中单个窗口的喉道面积，F_g为一组导向叶片的喉道面积，F为导向器的喉道面积，i为窗口、通道序号，j为宽度线段编号，W_j^*为理论宽度线段长度，n指每组叶片由n片叶片组成，m指导向器由m片叶片组成；

c₁为理论模型上，宽度线段1同S点所在的平面和上缘板以及通道两侧叶身型面相交，其交线和宽度线段1所围成的面积同WW₁H₁的比值；

c_k+1为理论模型上，宽度线段k同G点所在的平面和下缘板以及通道两侧叶身型面相交，其交线和宽度线段k所围成的面积同WW_k+1H_k+1的比值。

2.根据权利要求1所述的涡轮导向叶片及导向器喉道面积计算方法，其特征在于，步骤S201中，在确定所述涡轮导向叶片的宽度型线时，选择相邻两个气膜孔的中间高度作为理论宽度型线的高度。

3.根据权利要求2所述的涡轮导向叶片及导向器喉道面积计算方法，其特征在于，步骤S302中，通过以下方式删除气膜孔和尾劈缝等内凹形状位置样本型线坐标点：

S3021、计算样本型线中相邻两个点的斜率，宽度样本型线斜率k＝dy/dx，缘板样本型线斜率k＝dz/dx。

S3022、若斜率值出现突然的增大、预定距离后又突然的减小，或者突然的减小，预定距离后又突然的增大，则认为曲线在此处经过气膜孔，删除此处相关数据点。