一種壓氣機(jī)中介機(jī)匣端壁型線造型方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種壓氣機(jī)中介機(jī)匣端壁型線造型方法，以非均勻有理B樣條(Non-Uniform?Rational?B-Spline，縮寫為NURBS)曲線及垂直等分點(diǎn)移動的方法來擬合并調(diào)整壓氣機(jī)中介機(jī)匣輪轂、機(jī)匣型線，克服了當(dāng)前中介機(jī)匣幾何設(shè)計(jì)領(lǐng)域沒有通用性方法的難點(diǎn)，使得中介機(jī)匣這類具有大曲率變化特征的復(fù)雜幾何型線得以確切的數(shù)學(xué)描述。同時(shí)本發(fā)明中自由參數(shù)個(gè)數(shù)從傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)方法的數(shù)個(gè)減少到兩個(gè)，使二維參數(shù)化造型更加快速、簡潔、高效、通用性強(qiáng)，而且能滿足良好的氣動設(shè)計(jì)指標(biāo)。
【專利說明】一種壓氣機(jī)中介機(jī)匣端壁型線造型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓氣機(jī)中介機(jī)匣設(shè)計(jì)方法，具體為一種壓氣機(jī)中介機(jī)匣端壁型線造型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]壓氣機(jī)中介機(jī)匣作為連接渦扇發(fā)動機(jī)高壓壓氣機(jī)和低壓壓氣機(jī)的靜子部件，具有十分重要的過渡作用:一方面要將上游低壓壓氣機(jī)壓縮過的氣流進(jìn)行整流，盡可能減小其周向不均勻性和周向、徑向壓力梯度；另一方面要完成其S型流道內(nèi)兩次劇烈的氣流折轉(zhuǎn)，為下游高壓壓氣機(jī)級提供盡可能良好的入口條件。當(dāng)前對于壓氣機(jī)中介機(jī)匣的研究主要集中在內(nèi)部流場分析、氣動性能優(yōu)化以及實(shí)驗(yàn)研究上，較少涉及到其復(fù)雜的大曲率端壁型線的設(shè)計(jì)方法。在有限的公開資料文獻(xiàn)中，中介機(jī)匣研究對象沒有給出明確的幾何型線的數(shù)學(xué)表達(dá)式，或者僅僅依賴于半經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)的高次多項(xiàng)式，主要通過后期三維優(yōu)化設(shè)計(jì)來達(dá)到最終造型的目的。
[0003]文獻(xiàn)【I】(闕曉斌，侯安平，周盛.軸流壓縮系統(tǒng)帶支板過渡段的軸對稱的等效方法，航空學(xué)報(bào)，2010，Vol31,N0.9.)將中介機(jī)匣端壁型線表達(dá)為四次多項(xiàng)式曲線，對于幾何型線凹、凸曲率過渡區(qū)域的擬合效果不夠理想(幾乎呈線性分布)，而且輪轂、機(jī)匣型線各自的自由控制變量分別多達(dá)10個(gè)，計(jì)算求解不便。文獻(xiàn)【2】(Wallin F, ArroyoOssojC.，Johansson, T.G.Experimental and Numerical Investigation of an AggressiveIntermediate Turbine Duct: Part I—Flowfield at Design Inlet Conditions.AIAA paperAIAA-2008-7055, 2008.)嘗試以中弧線加高度分布的中介機(jī)匣參數(shù)化方法，使用多項(xiàng)式基函數(shù)與權(quán)值相結(jié)合的方式對幾何型線進(jìn)行調(diào)控，但是基函數(shù)的給定過度依賴于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)方法也比較復(fù)雜，適用范圍受到限制。因此，當(dāng)前中介機(jī)匣研究領(lǐng)域缺乏一種簡潔(數(shù)學(xué)原理簡單)、高效(自由控制變量少)、通用性強(qiáng)(造型方法適用于大多數(shù)復(fù)雜的大曲率幾何型線)的端壁型線造型方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]壓氣機(jī)中介機(jī)匣的設(shè)計(jì)方法都是經(jīng)歷二維參數(shù)化設(shè)計(jì)到三維優(yōu)化的過程，良好的二維參數(shù)化造型方法不但可以準(zhǔn)確地預(yù)測中介機(jī)匣氣動性能，而且使三維優(yōu)化過程更有針對性，以便減小整個(gè)設(shè)計(jì)流程的計(jì)算量、縮短設(shè)計(jì)周期。
[0005]本發(fā)明以非均勻有理B樣條(Non-Uniform Rational Β-Spline,縮寫為NURBS)曲線及垂直等分點(diǎn)移動的方法來擬合并調(diào)整壓氣機(jī)中介機(jī)匣輪轂、機(jī)匣型線，克服了當(dāng)前中介機(jī)匣幾何設(shè)計(jì)領(lǐng)域沒有通用性方法的難點(diǎn)，使得中介機(jī)匣這類具有大曲率變化特征的復(fù)雜幾何型線得以確切的數(shù)學(xué)描述。同時(shí)本發(fā)明中自由參數(shù)個(gè)數(shù)從傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)方法的數(shù)個(gè)減少到兩個(gè)，使二維參數(shù)化造型更加快速、簡潔、高效、通用性強(qiáng)，而且能滿足良好的氣動設(shè)計(jì)指標(biāo)。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案為:[0007]所述一種壓氣機(jī)中介機(jī)匣端壁型線造型方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0008]步驟1:根據(jù)壓氣機(jī)中介機(jī)匣幾何設(shè)計(jì)參數(shù)來構(gòu)建端壁型線，其中幾何設(shè)計(jì)參數(shù)包括:機(jī)匣進(jìn)口點(diǎn)的Z向無量綱坐標(biāo)Z6、R向無量綱坐標(biāo)R6及機(jī)匣進(jìn)口幾何角，機(jī)匣出口點(diǎn)的Z向無量綱坐標(biāo)Z8、R向無量綱坐標(biāo)1?8及機(jī)匣出口幾何角，輪轂進(jìn)口點(diǎn)的Z向無量綱坐標(biāo)z9、R向無量綱坐標(biāo)R9及輪轂進(jìn)口幾何角，輪轂出口點(diǎn)的Z向無量綱坐標(biāo)Zn、R向無量綱坐標(biāo)R11及輪轂出口幾何角；其中Z向?yàn)檩S向，R向?yàn)閺较颍?br> [0009]步驟2:通過機(jī)匣進(jìn)口點(diǎn)、機(jī)匣出口點(diǎn)，輪轂進(jìn)口點(diǎn)、輪轂出口點(diǎn)這四個(gè)固定控制點(diǎn)定位機(jī)匣自由控制點(diǎn)、輪轂自由控制點(diǎn)的基準(zhǔn)流向位置:
[0010]機(jī)匣自由控制點(diǎn)的基礎(chǔ)Z向、R向坐標(biāo)為:
【權(quán)利要求】
1.一種壓氣機(jī)中介機(jī)匣端壁型線造型方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1:根據(jù)壓氣機(jī)中介機(jī)匣幾何設(shè)計(jì)參數(shù)來構(gòu)建端壁型線，其中幾何設(shè)計(jì)參數(shù)包括:機(jī)匣進(jìn)口點(diǎn)的Z向無量綱坐標(biāo)z6、r向無量綱坐標(biāo)R6及機(jī)匣進(jìn)口幾何角，機(jī)匣出口點(diǎn)的Z向無量綱坐標(biāo)Z8、R向無量綱坐標(biāo)R8及機(jī)匣出口幾何角，輪轂進(jìn)口點(diǎn)的Z向無量綱坐標(biāo)Z9、R向無量綱坐標(biāo)R9及輪轂進(jìn)口幾何角，輪轂出口點(diǎn)的Z向無量綱坐標(biāo)Zn、R向無量綱坐標(biāo)R11及輪轂出口幾何角；其中Z向?yàn)檩S向，R向?yàn)閺较颍? 步驟2:通過機(jī)匣進(jìn)口點(diǎn)、機(jī)匣出口點(diǎn)，輪轂進(jìn)口點(diǎn)、輪轂出口點(diǎn)這四個(gè)固定控制點(diǎn)定位機(jī)匣自由控制點(diǎn)、輪轂自由控制點(diǎn)的基準(zhǔn)流向位置: 機(jī)匣自由控制點(diǎn)的基礎(chǔ)Z向、R向坐標(biāo)為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種壓氣機(jī)中介機(jī)匣端壁型線造型方法，其特征在于:mrati。為.0.5。
【文檔編號】G06T17/00GK103995938SQ201410232830
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】高麗敏, 鄧小明, 馮旭棟, 劉波, 高磊 申請人:西北工業(yè)大學(xué)