[发明专利]航空发动机高速旋转盘螺栓减阻设计方法及旋转盘

摘要

本发明公开了一种航空发动机高速旋转盘螺栓减阻优化方法，该优化方法为：确定基准圆以及前缘或后缘的圆弧所在圆的直径和位置；根据所述前缘或所述后缘圆弧所在的圆画出所述螺栓罩的多个外轮廓；获取不同的所述外轮廓的阻力系数，以及获取所述螺栓的阻力系数，通过对比不同的外轮廓的阻力系数与所述螺栓的阻力系数，得到所述螺栓罩的外轮廓设计优化方向。本发明实施例提供的航空发动机高速旋转盘螺栓减阻优化方法所得到的螺栓罩能够解决高速旋转下的螺栓减阻问题，能够减小流阻、降低风阻温升，从而有效地减缓螺栓附近以及下游的转子盘腔区域气流和固体温度的升高，增加旋转盘的使用寿命。

主权项

1.一种航空发动机高速旋转盘螺栓减阻优化方法，所述旋转盘上周向设置有多个螺栓，其特征在于，在所述螺栓的外侧设置螺栓罩用于减小所述螺栓高速旋转带来的阻力，所述螺栓罩为由前缘、后缘以及侧边围成的中心对称结构，所述前缘与所述后缘均为圆弧形，所述侧边的形状符合三次曲线形状，其中，所述侧边所在的三次曲线分别与所述前缘所在的圆弧和所述后缘所在的圆弧相切；所述优化方法包括根据所述螺栓以及所述螺栓在所述旋转盘上的分布密度，确定基准圆以及所述前缘或所述后缘的圆弧所在圆的直径和位置；以所述基准圆的圆心为原点建立二维坐标系，确定三次曲线方程y＝ax3+bx2+cx+d，并对所述三次曲线方程求导y′＝3ax2+2bx+c；获取所述基准圆与所述二维坐标坐标系的坐标轴的交点，以及获取多个所述前缘或所述后缘的圆弧所在圆与所述三次曲线方程的切点，并将所述交点坐标与每个所述切点坐标代入所述三次曲线方程以及所述三次曲线方程的导数方程中，组成多个方程组；分别对多个所述方程组求解，得到多组所述三次曲线方程中的未知数a，b，c，d；将多组所述三次曲线方程中的未知数分别代入到所述三次曲线方程中，得到多个所述三次曲线方程，并在所述二维坐标系中画出多个所述三次曲线；根据所述前缘或所述后缘圆弧所在的圆与多个所述三次曲线，画出所述螺栓罩的多个外轮廓；获取不同的所述外轮廓的阻力系数，以及获取所述螺栓的阻力系数，通过对比不同的外轮廓的阻力系数与所述螺栓的阻力系数，得到所述螺栓罩的外轮廓设计优化方向。