[发明专利]一种叶轮机械叶片与端壁融合设计方法

摘要

本发明涉及一种叶轮机械叶片与端壁融合设计方法，属于叶轮机械技术领域。本发明方法根据若干位置处叶片与端壁连接曲线的最小曲率半径以及端壁面径向倾角，拟合或插值确定连接曲线最小曲率半径以及端壁面径向倾角的沿流向分布规律，并沿流向取足够多的截面，将截面内叶片与端壁用所确定的端区叶片与端壁连接曲线形式进行光滑连接，形成的曲线簇包络成叶片端壁融合表面，完成叶片与端壁的融合。该方法提高了叶轮机负荷能力，达到叶轮机械抑制角区分离、降低流动损失的目的，使得在叶轮机械设计阶段能更有效的对角区流动进行组织，提升叶轮机气动性能；不仅适用于叶轮机叶片，同样适用于飞机机翼与机身的融合。

主权项

一种叶轮机械叶片与端壁融合设计方法，其特征在于：具体实现步骤为：步骤1，采取常规方法确定叶轮机械子午流道和叶片型面；步骤2，沿步骤1确定的子午流道中流向方向，从叶片前缘到尾缘，选择若干位置作横断面；在横断面内，判定各横断面内叶片表面和端壁表面交汇角区附面层厚度；步骤3，根据步骤2得到的各个角区附面层厚度，确定各横断面位置处叶片表面与端壁表面的连接曲线形式以及该连接曲线的最小曲率半径；确定最小曲率半径的具体方法为：用δmax代表某一流向位置S处角区附面层厚度值，Ps代表当地栅距，则叶片与端壁交接角隅光滑连接的曲线最小曲率半径Rmin满足0.2δmax＜Rmin＜0.5PS，且在叶片尾缘处Rmin可退化为0；其中，同一流向位置S处叶片吸力面与端壁连接曲线、叶片压力面与端壁连接曲线的最小曲率半径可以不同；步骤4，根据步骤2所选定的若干位置和步骤3确定的这些位置处叶片与端壁连接曲线的最小曲率半径，拟合或插值确定连接曲线最小曲率半径Rmin沿流向分布规律，以便给出任何流向位置处的连接曲线；步骤5，在步骤2所选定的若干位置处人为给定端壁面径向倾角α，其取值范围为‑20°＜α＜+20°；步骤6，根据步骤2所选定的若干位置和步骤5确定的这些位置处的端壁面径向倾角α，拟合或插值确定端壁面径向倾角α沿流向分布规律；步骤7，根据步骤3、步骤4和步骤6所确定的端区叶片与端壁连接曲线形式、连接曲线最小曲率半径Rmin、端壁面径向倾角α的沿流向分布规律，沿流向取足够多的截面，将截面内叶片与端壁进行光滑连接；由此形成的曲线簇包络成叶片端壁融合表面，完成叶片与端壁的融合。