[发明专利]一种叶片尾缘的波形射流方法

摘要

本发明涉及一种叶片尾缘的波形射流方法，属于机械装置及运输技术领域。本发明从气动手段入手，沿叶片展向各个位置开设相同的矩形缝，形成喷气射流缝，以实现实体波瓣结构的效果的机理；通过建模并对模型进行数值计算校核，最终定型尾缘射流方案，添加扰流片并控制各个扰流片开度大小（即扰流片与开缝的重合面积），加工成实际的叶片所设计波状速度分布的扰动可以起到降低风扇、压气机噪音；降低涡轮噪音，使下游涡轮叶片进口气流温度分布均匀的效果。该设计方法简单、灵活、实用，特别适用于航空/地面燃气轮机领域。

主权项

一种叶片尾缘的波形射流方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，采用常规中弧线和厚度分布的方法设计原始叶型；步骤2，建模并对模型进行数值计算校核；具体方法为：步骤2.1，对步骤1设计的原始叶型建立三维数值模型，选定模型截面的尾缘圆弧中心位置开设矩形缝，然后沿叶片展向各个位置开设相同的矩形缝，形成喷气射流缝；所述矩形缝的宽与叶型中弧线垂直，矩形宽的中点位于尾缘的圆弧中心处，矩形的长边与叶型截面尾缘处的中弧线平行；矩形的最大宽度为圆弧半径的一半，长边延伸到尾缘的外边界；步骤2.2，在叶片内部任意选定n个位置点作为拟添加扰流片的位置点，拟添加扰流片的位置点位于喷气射流缝出口处且延展向均匀分布；其中n的取值由设计所需添加的扰流片个数确定；步骤2.3，将步骤2.2选定的n个拟添加扰流片的位置点依次分为s个组，2＜s＜100，初次模拟时s为任意取值，除最后一组外的各组包含位置点个数相同；通过设定每组位置点对应尾缘开缝的射流速度大小的方法来达到模拟扰流片控制流速的效果，具体方法为：设定每组位置点中各点对应尾缘开缝的射流速度大小不同，且各组对应的尾缘开缝的射流速度按周期分布，从而形成s个波长相同的波形；一组位置点对应一个波形周期，沿展向的射流速度及波长形成波瓣喷管外型的效果；步骤2.4，调节步骤2.3设定的各个拟添加扰流片位置点的射流速度大小，改变波形的波幅大小，控制一个波长内的波形形状，使得波形最大速度V_max和气流混合后的平均速度有以下规定范围，步骤2.5，固定模型的进口，出口条件，在步骤2.3的分组及步骤2.4设定的各个拟添加扰流片位置点的射流速度情况下，计算涡轮气动性能结果，并将涡轮气动性能结果与设计要求给定的涡轮出口总压损失条件相比较，若结果满足总压损失条件，则将步骤2.3选定的n个拟添加扰流片的位置点及其分组情况和对应的波幅大小作为最终定型尾缘射流方案；若结果不满足总压损失条件，则改变波形的数量将n个位置点重新分组和设定的射流速度，重新执行步骤2.3至步骤2.5，直到涡轮气动性能结果结果满足总压损失条件为止；步骤3，根据步骤2得到的最终定型尾缘射流方案，添加扰流片并控制各个扰流片开度大小，加工成实际的叶片。